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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda M6j~`KSE  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ]QQeUxi  
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, 30O7u3Zrb  
kz G W/  
PU4-}!K  
/i{V21(%  
  class filler aK8s0G!z?5  
  { Os*s{2OvO  
public : $$XeCPs 0  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 2$'bOo  
} ; /I:&P Pff  
i]Bu7Fuu  
Yq'D-$@  
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: lx7]rkWo|a  
 F##xVmR~  
@aP1[(m  
6Fc*&7Z+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 6`X}Z'4.Ox  
0 Bk-)z|V  
czsnPmNEI  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 <*9(m  
!Sl_qL  
-`NzBuV$2,  
@)wsHW%cjz  
二. 战前分析 99"8d^{z  
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。 ay#f\P!1  
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 y8Rq2jI;(e  
wB:<ICm  
Cu_-QE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 13 %: 3W(  
  /* --------------------------------------------- */ v57<b&p26  
vector < int *> vp( 10 ); Y[W:Zhl;  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); L2wX?NA  
/* --------------------------------------------- */ zN=s]b=/  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 8c>xgFWp9  
/* --------------------------------------------- */ qFl|q0\ A  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 5#y_EpL"  
  /* --------------------------------------------- */ y;(G%s1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); %m|1LI(  
/* --------------------------------------------- */ /} h"f5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 4aW[`  
} 7ND] y48  
<\ eRa{ef  
Ktu~%)k%  
看了之后,我们可以思考一些问题: )1YX+',"  
1._1, _2是什么? bkz/V/Y  
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。 dn:\V?9  
2._1 = 1是在做什么? 3E0C$v KM  
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。 p=^6V"'  
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。 Q- w_ @~  
GDb V y)&  
4?bvJJuf)  
三. 动工 c]i;0j? Dl  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ))nTd=  
.8GXpt^U(  
Ypxp4B  
!R gj'{  
template < typename T > A-J#$B  
class assignment nrX+  '  
  { >&k`NXS|V  
T value; `m #i|8  
public : &|#,Bsk"@  
assignment( const T & v) : value(v) {} $~VIx% h  
template < typename T2 > sZ7~AJ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } L)1\=[Ov  
} ; S <-5<Pg  
[_}8Vv&6  
\Lg4Cx  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 NqveL<r`  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 9XhH*tBn7(  
3(nnN[?N,5  
fL("MDt  
>YsM'.EFD  
  class holder >3~)2)Q  
  { %NTJih`  
public : MOay^{u  
template < typename T > wAJ= rRI  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const g \ou+M#  
  { =BJe}AV  
  return assignment < T > (t); B(5>H2  
} a.RYRq4o  
} ; 2@@evQ  
I6gduvkXi4  
,oPxt  
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: JG7K-W|!c  
shP}T[<  
  static holder _1; s:(z;cj/  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 M4CC&?6\  
(ss,x CF  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); SJlE!MK  
而不用手动写一个函数对象。 L GVy4D  
Qw }1mRv  
7,8TMd1`M  
}T AG7U*  
四. 问题分析 Q#.E-\=^  
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。 3-)}.8F  
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。 Cud!JpL  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 B@VAXmCaoV  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 8G9( )UF.  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 l4(FM}0X5}  
VZ y$0*  
五. 问题1:一致性 412E7   
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?| ;DVg[#  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 6l &!4r@}  
h@\HPYi#.  
struct holder R,=8)OI2  
  { xU}J6 Tv  
  // +c, ^KHW  
  template < typename T > 5J1a8RBR  
T &   operator ()( const T & r) const !c-MC|  
  { qDhZC*"9#D  
  return (T & )r; Zk>m!F>,p  
} (I'{ pF)  
} ; V0&7MY*  
"r3h+(5  
这样的话assignment也必须相应改动: H@~tJ\L  
{fX~%%c"  
template < typename Left, typename Right >  H{Lt,#  
class assignment jp@X,HES  
  { W tHJG5  
Left l; _#+l?\u  
Right r; ^tWSu?9  
public : |$ZS26aYw}  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]` A*7  
template < typename T2 > lA;^c)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 'zT7$ .L  
} ; Q)qJ6-R|HD  
o{n#f?EA  
同时,holder的operator=也需要改动: * LWihal  
4mEJu  
template < typename T > Q u7ML]e?z  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const F M YcZ+4  
  { m qUDve(  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); h4MBw=Tz~  
} UX.rzYM&T  
b`^?nD7  
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。 3u^wK  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 $=  2[Q  
C=U4z|Ym  
return l(rhs) = r; ="%887e  
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。 X.,R%>O}`P  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: W[]|Uu/%  
>r,z^]-  
template < typename Tp > nGc'xQy0  
class constant_t O&~ @ior  
  { yf R0vp<&  
  const Tp t; v$(Z}Hg  
public : _4#7 ?p  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} U~@;2\ o  
template < typename T > Zu4CFX-4  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const xXmlHo<D  
  { xy$aFPH!-  
  return t; [z= !OFdE  
} wc"~8Ah  
} ; )"M;7W?R0  
ncOl}\Q9  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 f(!cz,y^\*  
下面就可以修改holder的operator=了 QyZ' %T5J  
&G\C[L  
template < typename T > $ kMe8F_  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const (dO0`wfM  
  { n-qle5sj  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); -O/[c  
} m6 xbO  
JnnxXj30,  
同时也要修改assignment的operator() jO*H8 XO  
1Ak0A6E  
template < typename T2 > =T?Xph{  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } HTMo.hr  
现在代码看起来就很一致了。 {CVZ7tU7]  
L5 Ai  
六. 问题2:链式操作  dBN:  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 r8czDc),b  
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。 Zc&pJP+M'U  
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。 cP@H8|c=  
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。 gQY`qz  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct s`.J!^u`  
a8k`Wog  
template < typename T > =_Z.x&fi  
struct result_1 tO"AeZe%|  
  { F%%mcmHD#  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; `(O#$n  
} ; 19oyoi"  
0XyPG  
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: Zx6h%l,%  
LHA :frC  
template < typename T > 61HJ%  
struct   ref 0 EA3> $;  
  { puEu)m^  
typedef T & reference; v6=X]Ji{YA  
} ; 7W&XcF  
template < typename T > 20J-VN:  
struct   ref < T &> 9 uX 15a  
  { 0Q cJ Ek  
typedef T & reference; u-V( 2?  
} ; F)/4#[  
{sq:vu@NC  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:  _Vc4F_  
*F(<:3;2  
template < typename T > * $1F|G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const n1'i!NWt  
  { i.-2 w6  
  return l(t) = r(t); #AO}JP  
} n \&H~0X  
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。 n2[h`zm1{B  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ,t'"3<^Jg  
}XCh>LvX  
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 \y7Gi}nI  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: -`t9@1P> =  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 nmuU*o L  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 {q~N$"#  
最后的布局是: 9}q)AL-ga  
                Add 9p4SxMMO  
              /   \ AF{@lDa1h  
            Divide   5 %[o($a$  
            /   \ "tA.`*  
          _1     3 w2r* $Q  
似乎一切都解决了?不。 ``rYzj_  
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。 z38Pi  
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。 XuU>.T$]c  
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: ;9Wimf]G,E  
'Q.5` o  
template < typename Right > a 5w E{K  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const m YhDi  
Right & rt) const Kc>Rd  
  { D<*) ^^  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); C9>^!?>  
} ]^@m $O  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 FIQHs"#T  
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。  4NIb_E0  
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。 GAh\ 6ul  
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。 8Qkwg]X  
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。 )31xl6@  
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? b~TTz`HZ  
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: zq|NltK  
:G5O_T$  
template < class Action > ?|n@ %'  
class picker : public Action JPg^h  
  { i> {0h3Y  
public : Nlu]f-i':  
picker( const Action & act) : Action(act) {} J@ 8OU  
  // all the operator overloaded F-D$Y?m  
} ; |HwEwL+  
]tmMk7  
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。 Pup%lO`.0  
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: $3eoZ1q'U-  
X*&Thmee  
template < typename Right > )6px5Vwz  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const WkPT6d  
  { r( zn1;zl  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); FY/F}C,o  
} V2'5doo  
:fnK`RnaQ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > /2 $d'e  
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。 <." @H<-`*  
p.x2R,CU  
template < typename T >   struct picker_maker -Q%Pg<Q-#  
  {  gq} c  
typedef picker < constant_t < T >   > result; G"Hj$  
} ; hsYv=Tw3C  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > O! _d5r&,  
  { Lw<.QMN%f  
typedef picker < T > result; }!m}?  
} ; Fn{Pmo*rs  
XS.*CB_m_  
下面总的结构就有了: :b;`.`@KL_  
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。 sR)jZpmC(  
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。 U+!&~C^y  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 7'|aEH  
至此链式操作完美实现。 Fj"/jdM  
Uyd'uC  
Au:R]7   
七. 问题3 C3(h j  
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。 MXDUKh7v3  
 #J  
template < typename T1, typename T2 > =uR3|U(.|u  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v3<q_J'qT  
  { Wmx3@]<  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); >qd=lm <,  
} ?MS!t6  
wNmC1HOh  
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: Ns5P,[pBOZ  
Ep3I*bQ Y  
template < typename T1, typename T2 > f85~[3 J  
struct result_2 jWdZ ]0m  
  {  "+Sq}WR  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; [.&n,.k  
} ; QXgfjo  
Zx7aae_{  
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? %.HLO.A  
这个差事就留给了holder自己。 Sf@xP.d  
    zMd><UQP{  
SIc~cZ!Yu  
template < int Order > :39arq  
class holder; \r [@A3O  
template <> q$Ms7 `a  
class holder < 1 > D]N)  
  { @#;*e] 1a  
public : <`wOy [e  
template < typename T > *vq75k$7  
  struct result_1 @Bn4ZF B@  
  { "bQi+@  
  typedef T & result; DfVJ~,x~  
} ; ef/43+F^x  
template < typename T1, typename T2 > @.`k2lxGd~  
  struct result_2 zS h9`F  
  { Ex skd}  
  typedef T1 & result; -Kcjnl92i  
} ; ?CcX>R-/  
template < typename T > 'yV*eG?^&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const JAT%s %UC  
  { q- 0q:  
  return (T & )r; Qqk(,1u  
} 2 )3oX  
template < typename T1, typename T2 > xvomn`X1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const mIqm/5  
  { M9m~ck  
  return (T1 & )r1; bbDm6,  
} o wb+,Gk(  
} ; {3kz\FS  
B<n[yiJ}  
template <> !nlr!+(fV  
class holder < 2 > 4^ U%` 1  
  {  yK$aVK"  
public : Ih4$MG6QC  
template < typename T > 1LAd5X  
  struct result_1 1&<o3)L:  
  { a'. 7)f[g}  
  typedef T & result; }[h]z7e2S  
} ; O'{kNr{u  
template < typename T1, typename T2 >  |=![J?  
  struct result_2 sLXM$SMBh  
  { +{C)^!zBK  
  typedef T2 & result; v~jm<{={g  
} ; ^:}C,lIrG  
template < typename T > 3IB9-wG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _VTpfeL@n  
  { p<}y'7(  
  return (T & )r; x%HxM~&  
} _Hfpizm  
template < typename T1, typename T2 > K2e *AE*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -Fu,oEj{*  
  { CDsl)  
  return (T2 & )r2; ,^Q~w b!{  
} SJc~E$5<  
} ; 9!Jt}n?!g  
svb7-.!  
k;2.g$)W[c  
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> >。 `h'=F(v(}  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: <t*<SdAq>`  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: n;$u%2t2  
3EY m@oZj  
return l(i, j) = r(i, j); 1s(]@gt  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) b-#lKW so  
`wU['{=  
  return ( int & )i; _nEVmz!zg  
  return ( int & )j; -!O8V  
最后执行i = j; (v|<" tv  
可见,参数被正确的选择了。 )*{B_[  
Il(o[Q>jJ3  
Xw<;)m  
MSeg7/MF  
tcsb]/my  
八. 中期总结 dv3u<XM~  
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: NH}o`x/  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 g,M-[o=Fk  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 _KxR~k^  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor e*PUs  
F;h^o!W7r  
J'7;+.s(  
^_DwuY  
_@[W[= |H  
-PGxG 8S  
九. 简化 L?N-uocT  
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。 Ba|}$jo  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 .Y?]r6CC/  
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: 2;s[m3  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 3W_7xLA  
  +-*/&|^等 ~9vK 6;0  
2. 返回引用。 ]4 c+{  
  =,各种复合赋值等 ha=2isq  
3. 返回固定类型。 t&q~ya/C  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 9X;*GC;d  
4. 原样返回。 udA@9a^;  
  operator, lN,a+S/'  
5. 返回解引用的类型。 ;DYS1vGo  
  operator*(单目) U4K ZPk  
6. 返回地址。 z |~+0  
  operator&(单目) EK"/4t{L_  
7. 下表访问返回类型。 ./Ek+p*96H  
  operator[] U0:*?uA.  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ~h Dp-R;  
  operator<<和operator>> 7g+T  
I#O"<0 *r  
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。 SE^l`.U@  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ([>__c/Nd  
m[3c,Axl7  
template < typename Left > K|-m6!C!7  
struct value_return E7? n'!=  
  { 37a1O>A  
template < typename T > M 80Q6K  
  struct result_1 la-:"gKC  
  { GU2TQx{V  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; f)z(9JJL  
} ; Q*ELMib  
YARL/V  
template < typename T1, typename T2 > ov,s]g83  
  struct result_2 xi "3NF%=  
  { ZlMT) ~fM&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Er~KX3vF  
} ; xp95KxHHo  
} ; g1[BrT,  
_&V,yp!|  
# M/n\em"X  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait a4~B  
ROQ]sQpk  
下面我们来剥离functor中的operator() DAWF =p]  
首先operator里面的代码全是下面的形式: <%uEWb)  
$RYGAh  
return l(t) op r(t) jwE=  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) U-1UWq  
return op l(t) >\? z,Nin  
return op l(t1, t2) zqNzWX  
return l(t) op v8yCf7+"  
return l(t1, t2) op *,lDo9  
return l(t)[r(t)] T&pCLvkz  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] zc)nDyn  
&>+T*-'  
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: Ah7"qv'L\  
单目: return f(l(t), r(t)); L$OZ]  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); {*O+vtir%  
双目: return f(l(t)); }>BNdm"Er  
return f(l(t1, t2)); 95@u|#n  
下面就是f的实现,以operator/为例 ZOV,yuD{8{  
%pjeA[-m#  
struct meta_divide V>)/z|[  
  { \^dse  
template < typename T1, typename T2 > ig.Z,R3@r  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) gtMR/P:S  
  { o;Z"I&  
  return t1 / t2; }?mSMqnB  
} nN<,rN{ :  
} ; U~ a\v8l~  
unn2I|XH  
这个工作可以让宏来做: @B >D>B  
us|Hb  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ G^dp9A  
template < typename T1, typename T2 > \ mTX:?>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; A? B +  
以后可以直接用 xgIb6<qwY  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Aj cKz  
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 ya~;Of5  
(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。。。) +fboTsp% H  
Ir>4-@  
v^o`+~i  
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 BXdk0  
w>X@ ,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `x _(EZ  
class unary_op : public Rettype c;q=$MO`  
  { ~3gazTe9  
    Left l; hE=xS:6  
public : AzJ;E tR  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ER9{D$  
MCibYv c[  
template < typename T > hL/u5h%$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g4,ldr"D  
      { jcj8w  
      return FuncType::execute(l(t)); /YZMP'v  
    } u4 es8"  
O(%6/r`L,k  
    template < typename T1, typename T2 > }Em{?Hqy  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )ddJ\:  
      { cd1-2-4U  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Z|*#)<| ~  
    } E]n]_{BN]  
} ; |0}Xb|+  
>i  
Q.Nw#r+m  
同样还可以申明一个binary_op Go c*ugR  
gd#R7[AVi  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ZJWpb  
class binary_op : public Rettype _PPC?k{z!  
  { 0!YVRit\N  
    Left l; Heh&;c  
Right r; :35h0;8+  
public : ;0m J4G  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} m_Ed[h/I  
n6Uh%rO7S|  
template < typename T > j~\FDcG*ed  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N}VoO0I  
      { WGA&Lr  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); x7E] }h  
    } ,8Q0AkG  
\9p.I?=  
    template < typename T1, typename T2 > E<-W & a}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %fS1g Sf h  
      { vgtAJp+p*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); AaB1H7r-  
    } |7,$.MK-@  
} ; Y9f7~w^s  
~DxuLk6 s  
S"Vr+x?  
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  Rh6CV  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 7^rT-f07  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) @6DKw;Q  
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%=a:GdAg  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Em Ut/]  
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。。。 4IW90"uc  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 |wb_im  
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) rr`_\ut  
下面是修改过的unary_op /o$6"~t  
!p\ @1?  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > fuHNsrNlm  
class unary_op YSB> WBS-<  
  { 6w3[PNd  
Left l; <<qzZ+u  
  ]S?G]/k}  
public : z<A8S=s6n  
4?(=?0/[  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} S]fkA6v  
h8.(Q`tli  
template < typename T > E 8W*^^z(  
  struct result_1 Z[z" v  
  { !T)_(}|6}  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;  K\ pZ  
} ; SI6?b1;-:F  
ScInOPb'K  
template < typename T1, typename T2 > G^<m0ew|  
  struct result_2 [=. iJ5,{2  
  { `3K."/N6c  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; h }&dvd  
} ; #>CWee;  
AxJqLSfyb,  
template < typename T1, typename T2 > (NnE\2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U[yA`7Zs}  
  { IwbV+mWQ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); tQxAZ0B^  
} _ !"[Zr  
hQzT =0  
template < typename T > =VWH8w.3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _q-k1$ o$  
  { i[33u p  
  return OpClass::execute(lt(t)); u[wDOw  
} d"ZsOq10D  
DeN2P  
} ; tnb'\}Vn  
8*VQw?{Uee  
 HsG3s?*  
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 Ho%%voJBS  
好啦,现在才真正完美了。 .UK`~17!  
现在在picker里面就可以这么添加了: "0>AefFd#  
X"f]  
template < typename Right > ]REF1<)4z  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const c; 1 f$$>b  
  { Zwtz )ZII  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); qssK0!-  
} gZz5P>^  
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。 2R3)/bz-SV  
nob}}w]~C  
>IKIe  
1NN#-U  
3P'Wk|j  
十. bind c/-'^+9  
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。 _4lKd`  
先来分析一下一段例子 ){tT B  
Lp{uA4:=K  
eN  TKX  
int foo( int x, int y) { return x - y;} @# p{,L  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 [GW;RjPE  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Qyj:!-o  
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。 ~MK%^5y?  
我们来写个简单的。 *APTgXYR  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: r;zG  
对于函数对象类的版本: +4]f6Zz({  
YipL_&-  
template < typename Func > .Ax]SNZ+:A  
struct functor_trait Jj+Hj[(@  
  { 2B=BRVtSs  
typedef typename Func::result_type result_type; \q|<\~A  
} ; e yByAT~W,  
对于无参数函数的版本: cD<5~`l  
Xf|I=XK  
template < typename Ret > _s0;mvz'  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ? C6t Yd  
  { 5&Le?-/\  
typedef Ret result_type; F*,RDM'M  
} ; @_"Z]Y ,D0  
对于单参数函数的版本: ",45p@  
ShU1RQk  
template < typename Ret, typename V1 > vq5o?$:-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > f2M}N  
  { YGCBDH%6  
typedef Ret result_type; P?`a{sl.  
} ; U{&gV~  
对于双参数函数的版本: {60U6n  
/E5>cqX4A  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > m+dJ3   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 5}'W8gV?  
  { z7]GZF  
typedef Ret result_type; Jw -3G3h  
} ; sK|+&BC  
等等。。。 Uizg.<.  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy y9Q.TL>=[  
+(8Z8]Jf  
template < typename Func > Ou2p^:C(  
struct func_return !s[[X5  
  { o#=O5@>ai  
template < typename T > <2fgao&-n  
  struct result_1 ze#r/j;sw  
  { Kr@6m80E5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; '>#8 F.  
} ; / yTPb  
R2f^dt^  
template < typename T1, typename T2 > 1HBXD\!  
  struct result_2 6[& x7"  
  { cPPTGpqw  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }\aJ%9X02  
} ; \vqqs  
} ; Q-y`IPtA<  
OH6-\U'.Z  
. MH;u3U  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 e# z#bz2<  
r5'bt"K\>  
template < typename Func, typename aPicker > (A\\s$fE/1  
class binder_1 NbUbLzE  
  { x5eSPF1  
Func fn; :r}C&3  
aPicker pk; #= @?)\~  
public : E{{Kz r2$  
U,7}VdO  
template < typename T > ^_\%?K_u  
  struct result_1 ;]^% 6B n  
  { L4or*C^3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Gm-V/[29R  
} ; cSYMnB  
7(C:ty9  
template < typename T1, typename T2 > }mOo=)C!  
  struct result_2 w L4P-4'  
  { _[$,WuG1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,#K{+1z:  
} ;  N}KL'  
|X;|=.  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} :r9<wbr)k0  
arN=OB  
template < typename T > I*H($ a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7R$O ~R3p  
  { '+7"dHLC;  
  return fn(pk(t)); LpN3cy>U  
} ~{-9qOGw;  
template < typename T1, typename T2 > #|=Q5"wU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D 3Tqk^5  
  { $+$4W\-=X  
  return fn(pk(t1, t2)); cc0T b  
} OxN[w|2\4  
} ; JJy.)-R  
H h35cj  
bD. KD)5  
一目了然不是么? -quJX;~  
最后实现bind 2WC$r8E  
1@n'6!]6O  
7M Qh,J!"  
template < typename Func, typename aPicker > Uo;a$sR  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) D~n-;T  
  { IZs&7  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); d'iSvd.  
} g{CU1c)B  
L8(2or  
2个以上参数的bind可以同理实现。 [,(+r7aB  
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。 oxL)Jx\c9A  
3!{Tw6A8(  
十一. phoenix ,0{x-S0jX<  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: hbEqb{#}@  
}42Hhu7j  
for_each(v.begin(), v.end(), $gZiW8  
( ~O|~M_Z  
do_ #x`K4f)  
[ kU,g=+ 2J  
  cout << _1 <<   " , " vo(:g6$  
] ?TJ4L/"(k6  
.while_( -- _1), bOSqD[?  
cout << var( " \n " ) 5)A[NTNJx  
) 0s79rJ  
); `@ny!S|1/  
e=3C*+lq\  
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: ;hF}"shJN  
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\/-*OYr<  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 `vz7 }TY  
那么我们就照着这个思路来实现吧: e N v\ZR1  
LH.Gf  
Y`d@4*FN$  
template < typename Cond, typename Actor > #%w+PL:*O  
class do_while -xbs'[  
  { \;KSx3o  
Cond cd; :,fT^izew  
Actor act; (:F]@vT  
public : o")"^@Zh i  
template < typename T > ay|jq "a  
  struct result_1 &nwS7n1eb  
  { zliMG=6  
  typedef int result_type; $2+s3)  
} ; HDTA`h?t;  
&n6L;y-  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} :,M+njcFc  
^M%P43  
template < typename T > (>E/C^Tc%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m.!LL]]  
  { :J_UXtx  
  do 7VG*Wu  
    { M$Bb,s  
  act(t); -#mN/  
  } ?@Q0;LG  
  while (cd(t)); pJs`/   
  return   0 ; wVFa51a)yy  
} tQRbNY#}Z  
} ; e$_gOwB  
60]VOQku  
ju3@F8AI  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). }h1LH4  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 *aC[Tv[-P  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 }st~$JsV1  
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。 y z!L:1DG  
下面就是产生这个functor的类: GF9[|). T  
<bo^uw  
'jMs&  
template < typename Actor > f3qR7%X?  
class do_while_actor (gPB@hAv  
  { 9H;Os:"\|  
Actor act; `?.6}*4@_A  
public : r7>FH!=:  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} X@}7 # Vt  
ky]^N)  
template < typename Cond > & wtE"w  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; j>?nL~{  
} ; 2bLc57j{`9  
jtpHDS  
A'7Y{oPHX  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 #<B?+gzFM{  
最后,是那个do_ V"(5U(v{~  
B Tj1C  
Rf8ZH  
class do_while_invoker XUh&an$  
  { iG"v  
public : UMBeY[ ?  
template < typename Actor > FN/l/OSb  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const lH`c&LL-=!  
  { M,p0wsj;  
  return do_while_actor < Actor > (act); E$4H;SN \  
} 3I)oqS@q'  
} do_; i <gt`UCO  
87B$  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? .pe.K3G &  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 fV7 k{dR  
最后来说说怎么处理break和continue Ksh[I,+N\  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 RrrlfFms  
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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