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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda @1*lmFq'kV  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 5y(irbk7  
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, 28f-8B  
5caYA&R  
bsuUl*l)  
+y6|Nq  
  class filler `]LaX&u  
  { cEsBKaN  
public : 79s6U^vv"  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} (e= ksah3>  
} ; s|pb0  
j+Y4>fL$  
Gqk"%irZ  
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: HAf.LdnzS  
![7v_l\Q  
}(a y(  
Te[[xhTyw  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); pvI(hjMYPk  
Uf4QQ `c#  
?OZbns~  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 S4qh8c  
}E*d)n|  
wju~5  
r?{Vqephz  
二. 战前分析 Gxi;h=J2)>  
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。 JEdtj1v{O  
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 (PsA[>F  
\CUxGyu  
fOE:~3Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); i#kRVua/  
  /* --------------------------------------------- */ c*RZbE9k  
vector < int *> vp( 10 ); K[~Wj8W0  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); o4w+)hh  
/* --------------------------------------------- */ Qc[[@=S%  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Yo| H`m,  
/* --------------------------------------------- */ mH;Z_ME"  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); iBp 71x65  
  /* --------------------------------------------- */ P^rSpS9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); E0xUEAO  
/* --------------------------------------------- */ Mky$#SI11  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ;f= :~go  
"'t<R}t!A  
p\+#`] Q7}  
/D1Bf:'(  
看了之后,我们可以思考一些问题: gW/H#T,  
1._1, _2是什么? 7 aDI6G  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 S~(4q#Dt-  
2._1 = 1是在做什么? &U4]hawbOU  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ^}/YGAA  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 5\R8>G~H  
?aOR ^ K  
qgI Jg6x/}  
三. 动工 ;jX_e(T3m  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: =!#D UfQf  
aI8wy-3I  
qhK;#<#  
]3d&S5zU  
template < typename T > a Q`a>&R0  
class assignment ( fdDFb#1  
  { ;Ic3th%u  
T value; 9?,n+  
public : F<V zVEx  
assignment( const T & v) : value(v) {} }{K)5k@  
template < typename T2 > @'C)ss=kj  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } h@{@OAu?  
} ; cb'8Li8,j  
wTIf#y1=9  
JYv&It  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ZmmuP/~2K  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Tw!x*  
ec=4L@V*  
HS(<wI  
y{j>4g$:z  
  class holder Qbv)(&i# ~  
  { Z NCq /  
public : zN2sipJS8  
template < typename T > 5VG@Q%  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const B@iIj<p~  
  { 6bHj<6>MX  
  return assignment < T > (t); .*Hv^_  
} A]H+rxg  
} ; D|=QsWZI  
'O{hr0q}  
Jc:G7}j6  
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: + s[(CI.b  
/)oxuk&}c  
  static holder _1; LR9'BUfFv  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 (/@o7&>*50  
^+GN8LUs  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?7G[`@^Y  
而不用手动写一个函数对象。 p%3';7W\  
0HNe44oI+D  
fcw \`.  
oK(ua  
四. 问题分析 QQ!,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。 A)`M*(~  
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。 ][?GJ"O+U  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 k?J}-+Bm[|  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 D(h|r^5  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 2B!nLL Cp+  
|?g2k:fzB7  
五. 问题1:一致性 BwEL\*$g  
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?| W]M[5p]*  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 N#[/h96F  
JBoo7a1  
struct holder k?S-peyRO  
  { )3G?5 OTS  
  // u[dI81`  
  template < typename T > V KR6i  
T &   operator ()( const T & r) const ?C $_?Qi  
  { J41ZQ  
  return (T & )r; 2l\Oufer"  
} C y& L,  
} ; {ld([  
VFYJXR{  
这样的话assignment也必须相应改动: GbL,k? ey  
8=2)I.   
template < typename Left, typename Right > jXW71$B  
class assignment SR43#!99Q  
  { mS%D" e  
Left l; }'@*Olj  
Right r; ~?L. n:wu  
public : i, )kI  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} F'*{Fk h  
template < typename T2 > ;c;;cJc!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } z ,ledTl  
} ; a(J~:wgd  
oa9T3gQ?  
同时,holder的operator=也需要改动: YEZ"BgUnbp  
+:Y6O'h.  
template < typename T > .d8~]@U!<  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const [e*8hbS  
  { UhEnW8^bz1  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); wEkW=  
} 3b[_0  
BRW   
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。 QTLOP~^  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 =j}00,WH  
L^0jyp  
return l(rhs) = r; ?EpY4k8,  
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。 JgxOxZS`@  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: IG bQ L  
J7l1-  
template < typename Tp > 1= <Qnmw  
class constant_t ;ga~ae=Fg  
  { )?_c7 R  
  const Tp t; N*$Q(K  
public : e{?~ m6  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 5q8bM.k\7N  
template < typename T > ].Et&v  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const \?GMtM,  
  { 3-Ti'xM  
  return t; 7%?A0%>6G  
} y t<K!=7&  
} ; ^ 5UIbA(  
icnp^2P  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 $:<KG&Br  
下面就可以修改holder的operator=了 k|g~xmI;  
dwmj*+  
template < typename T > M VsIyP  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const $I tehy  
  { nNL9B~d  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); WJg?R^  
} +:^tppg  
Q *lZ;~R  
同时也要修改assignment的operator() py,z7_Nuh  
evn ]n  
template < typename T2 > 5X[=Q>  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } WO '33Q(  
现在代码看起来就很一致了。 HZM&QZHx)`  
2>UyA.m0  
六. 问题2:链式操作 ,rG$JCS'KQ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 yuhSP{pv'  
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。 Jj([O2Eq$  
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。 u/``*=Y@  
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。 ft$/-;  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct m+V'*[O{  
O@EpRg1  
template < typename T > %*Y:Rm'>  
struct result_1 NB>fr#pb  
  { { \Q'eL8  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; k.rZj|7 L  
} ; A3h[VnuG,  
N.3M~0M*  
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: }9@ ,EEhg  
j4Lf6aUOX  
template < typename T > y=q\1~]Z  
struct   ref )TV'eq  
  {  G#K=n  
typedef T & reference; :;]6\/ky  
} ; QZzi4[-as  
template < typename T > M3x%D)*  
struct   ref < T &> Ga~IOlS  
  { P~=|R9 t  
typedef T & reference; CFn!P;.!  
} ; 7]G3yt->  
5]gd,&^?>  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ZG<<6y*.  
IEO5QV:u:  
template < typename T > qf+I2 kyS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ` 8.d  
  { H{9di\xnEm  
  return l(t) = r(t); ^TnBtIU-B  
} p"Fj6T2  
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。 }}K4 4<]u  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 dRt]9gIsx  
}cMb0`oA  
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 rr2|xL?+u  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: /1g_Uv;  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 RV7l=G9tq  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 8g&uCv/Uk  
最后的布局是: $\{@wL  
                Add bf::bV?T  
              /   \ P b2exS(  
            Divide   5 p]IF=~b  
            /   \ i!jx jP  
          _1     3 )CEfG  
似乎一切都解决了?不。 ~x`OCii  
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。 `0Qzu\gRb  
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。 k6. }.  
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: l *.#g  
gHA"O@HgDI  
template < typename Right > > STWt>s  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const @)|62Dv /  
Right & rt) const |%we@ E  
  { PJS\> N&u  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =K}5 fe  
} _KC()OIeC  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 B&`#`]  
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。 Pf-k"7y  
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。 X.bNU  
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。 fD]}&xc  
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。 WFULQQ*  
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? GR Rv0M  
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: -T`rk~A9A  
8( 7DW |\  
template < class Action > n<uF9N<   
class picker : public Action Hq3"OMGq  
  { X^eTf-*T  
public : |Fm(  
picker( const Action & act) : Action(act) {} uI!rJc>TX  
  // all the operator overloaded PW~+=,  
} ; V8 }yK$4b  
[n44;  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 xP "7B9B  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: >@rsh-Z  
c54oQ1Q&"  
template < typename Right > j0~]o})@i  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const O4S~JE3o  
  { g%Sl+gWdJ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); V*2uW2\}  
} D:/^TEib  
I|@%|sTW  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > aI{Ehbf=  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Zchs/C 9{  
2X!O '  
template < typename T >   struct picker_maker {'NdN+_C  
  { K}L-$B*i  
typedef picker < constant_t < T >   > result; bb`GV  
} ; {.K >9#^m  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Cq(dj^/~m  
  { mADq_` j  
typedef picker < T > result; esIE i!d  
} ; mw-0n  
uK2MC?LP  
下面总的结构就有了: x$tx!%,)/S  
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。 FO&U{(Q  
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。 K?8{ y  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ba^B$$?Bo  
至此链式操作完美实现。 #HfvY}[o  
@7e h/|Y,  
? suNA  
七. 问题3 s{4|eYR  
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。 # y%Q{  
;!v2kVuS]  
template < typename T1, typename T2 > R'`q0MoN1  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U R>zL3  
  { XXBN Nr_CK  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ^$}9 Enj+Y  
} 6sJN@dFA  
;Kob]b  
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: 01uMbtM  
}1VxMx@  
template < typename T1, typename T2 > ]d=SkOq  
struct result_2 L<'3O),}  
  { dbQUW#<Q  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; PGF=q|j9K  
} ; * 7u~`  
O0`sg90,C  
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? rlEEf/m:  
这个差事就留给了holder自己。 3(0k!o0 "  
    .'k]]2%ILp  
`xMmo8u4  
template < int Order > D~E1hr&Vd>  
class holder; a|Io)Qhr  
template <> eK PxSN Z  
class holder < 1 > h,o/(GNnW  
  { j6]+ fo&3  
public : EnnT)qos  
template < typename T > YBqu7&  
  struct result_1 bi;?)7p&ZY  
  { KCu@5`p  
  typedef T & result; =NMT H[  
} ; y !)  
template < typename T1, typename T2 > Y&!M#7/'J3  
  struct result_2 ,7&`V=C  
  { @ *P$4c  
  typedef T1 & result; ACm9H9:Vd  
} ; ^ ]02)cK  
template < typename T > +[C dd{2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const v]SHude{  
  { v10p]=HmO  
  return (T & )r; _:DnF  
} ,#:*dl  
template < typename T1, typename T2 > 6;6a.iZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const qk VGa%^  
  { PLD6Ug  
  return (T1 & )r1; G- wQ weJ9  
} +aR.t@D+"Y  
} ; D;VQoO  
&/R`\(hEA  
template <> -e0C Bp  
class holder < 2 > exT O#*o  
  { ~b;l08 <  
public : ]wFKXZeK  
template < typename T > 8s(?zK\  
  struct result_1 q_S`@2Dzz,  
  { S81Z\=eK  
  typedef T & result; +EK(r@eV  
} ; 5{/CqUIl  
template < typename T1, typename T2 > XHU&ix{Od  
  struct result_2 uTgBnv(Y*  
  { _yk} [x0>  
  typedef T2 & result; M0VC-\W7f  
} ; U  ?'$E\  
template < typename T > Elth xj  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9 f$S4O5  
  { {,EOSta  
  return (T & )r; l,AK  
} DY1?37h  
template < typename T1, typename T2 > v0hr~1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 64xq@_+  
  { =+;1^sZ  
  return (T2 & )r2; 2r;^OWwr?  
} 1&N|k;#QS  
} ; :&: IZkO  
;]YQ WK  
F[m"eEX  
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> >。  o"J>MAD  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: O0OBkIj  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 7LMad%  
tKg\qbY&  
return l(i, j) = r(i, j); b*$/(2"m  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ~3-2Iu^F  
6!P];3&o\A  
  return ( int & )i; NCbl|v=  
  return ( int & )j; )#ze  
最后执行i = j; 3S='/^l  
可见,参数被正确的选择了。 w}n:_e  
]yu,YZ@7  
3l5rUjRwj  
#;cDPBv*wS  
KQ'fp:5|/@  
八. 中期总结 $T* ##kyE9  
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: 0=Jf93D5  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 2_Me 4  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ^ei[#I  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor nTrfbK@  
<q Z"W6&&  
Q|eRek  
$tvGS6p>  
Y#'mALC2  
+<&\*VR  
九. 简化 V lb L p;  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 _J^q|  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 7+] T}4;  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: T3 xr Ua&  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 `< 8Fc`;[  
  +-*/&|^等 BOqq=WY  
2. 返回引用。 d bU  
  =,各种复合赋值等 h.0Y!'?  
3. 返回固定类型。 5MY+O\  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) V+M2Gf  
4. 原样返回。 "o#N6Qu71  
  operator, -f?Rr:#  
5. 返回解引用的类型。 B@!a@0,,_  
  operator*(单目) )Y':u_Lo  
6. 返回地址。 ]P/eg$u'I  
  operator&(单目) bqY}t. Y&"  
7. 下表访问返回类型。 0 [6llcuj  
  operator[] Fs_,RXW"  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 7kpCBLM(}  
  operator<<和operator>> 8>q:Q<BB2  
]PdpC"  
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。 Ycb<'M*jE  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Yh/-6wg  
$$YLAgO4  
template < typename Left > 4/D ~H+k  
struct value_return v8g3]MVj3  
  { pJ7wd~wF*  
template < typename T > B.fLgQK0  
  struct result_1 FxOhF03\=[  
  {  I 0ycLx  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; wP3PI.g-g  
} ; @~6A9Fr  
=QEg~sD^)s  
template < typename T1, typename T2 > rC]jz$sle  
  struct result_2 Y{y #us1  
  { ^EU& 6M2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; [o&Vr\.$  
} ; #|*;~:fz  
} ; D[{p~x^  
V M[9!:  
K8*QS_*  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Z4'"*  
uE:#m.Q  
下面我们来剥离functor中的operator() fX G+88:2  
首先operator里面的代码全是下面的形式: M%4o0k]E,s  
[;dWFG"f  
return l(t) op r(t) UNocm0!N'  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) @%J?[PG  
return op l(t) bTC2Ya  
return op l(t1, t2) )>a t]mH  
return l(t) op BXueOvO8  
return l(t1, t2) op @Zd+XWFw  
return l(t)[r(t)] }4xxge?r  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] THQ W8 V  
oMda)5 &  
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: yAEOn/.~  
单目: return f(l(t), r(t)); g=; rM8W  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); j-$aa;  
双目: return f(l(t)); HCQv"i}-  
return f(l(t1, t2)); Rf2/[  
下面就是f的实现,以operator/为例 <Xw 6m$fr:  
;}K1c+m!5V  
struct meta_divide aq"E@fb  
  { rBs7,h  
template < typename T1, typename T2 > y5?T`ts,#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Cq1t[a  
  { t&SJ!>7_c  
  return t1 / t2; uR)itmc?  
} 'xZxX3  
} ; Wf_aEW&n  
,: w~-   
这个工作可以让宏来做: [K13Jy+  
,)V*xpp  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ +`f gn9p  
template < typename T1, typename T2 > \ .}ZX~k&P  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *Q=-7a m  
以后可以直接用 F']Vg31c  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 6 6x} |7  
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 LYh5f#  
(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。。。) P;KbS~ SlC  
h0n0Dc{4  
k_V1x0sZ  
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 ,Z_nV+l_  
F-k1yZ?^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8!>uC&bE8  
class unary_op : public Rettype DS>s_3V  
  { M; zRf3S  
    Left l; SrK;b .  
public : eHv~?b5l  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} KGi@H%NN  
DWJ%r"aN  
template < typename T > $qQ6u!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g ^)>-$=  
      { <!X'- >i%q  
      return FuncType::execute(l(t)); HAo8]?J  
    } U'-MMwE]  
ThWZ>hyJ  
    template < typename T1, typename T2 > ?O4Dhu  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DJ} xD&G  
      { ^ .kas7 <  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); qa^x4xZM  
    } ;~~Oc  
} ; a,cDj  
7u5B/M!  
9][Mw[k>  
同样还可以申明一个binary_op c}Z,xop<P{  
rA*,)I_v@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > AG}' W  
class binary_op : public Rettype 9[T#uh!DC  
  { JPQ02&e  
    Left l; Xki/5roCQ|  
Right r; (/"T=`3t  
public : .[cT3l/t  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .U5+PQN  
3{MIBMA  
template < typename T > w#PaN83+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WS(@KN  
      { m OmT]X  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); N0 ?O*a  
    } 'Iyk`=R  
.v1rrH?  
    template < typename T1, typename T2 > h:bs/q+-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WtRy~5A2  
      { }f&7<E  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); t 1C{  
    } NlcWnSv  
} ; 3}twWnQZJ  
1}ZBj%z4l  
/4~RlXf@  
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 pNiqb+^nz  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 7KM!\"PM  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) _IlL'c5  
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。 gP1$#KgU  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! s vo^#V~h'  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 >MQW{^  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 +#B%YK|LR  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) A5H[g`&  
下面是修改过的unary_op !uO|T'u0a  
e:7aVOm  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > N,[M8n,  
class unary_op ?J6hiQvL  
  { :He:Bdk  
Left l; /=r&9P@Ay<  
  \17)=W  
public : n.1a1Tf  
P{>T?-Hj  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?q,x?`|(8  
WLh_b)V|  
template < typename T > LoCxoAg  
  struct result_1 "R9kF-  
  { H`io|~Q  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; fZ %ZV  
} ; {?L}qV  
JK_$A;Q  
template < typename T1, typename T2 > &P+cTN9)  
  struct result_2 4P:vo$Cy  
  { hR`dRbBi%  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; R>0ta  Q  
} ; ?1412Tq5  
+M.|D,wg2  
template < typename T1, typename T2 > rW6w1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *v5y]E%aW  
  { a9qZI  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); g)p[A 4  
} =G72`]#-  
cxv) LOl-  
template < typename T > Hd2_Cg FB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s~63JDy"E  
  { n&V(c&C  
  return OpClass::execute(lt(t)); dF?pEet?2  
} @%fkW"y:  
<'vM+Lk  
} ; \Fe5<G'v  
zO\"$8q*  
X0P$r6 ;  
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 PCIC*!{  
好啦,现在才真正完美了。 ^a}{u$<  
现在在picker里面就可以这么添加了: v0xi(Wu  
6R,;c7Izhd  
template < typename Right > "1nd~ BBOw  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const j68Gz5;j  
  { hs*:!&E  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); {Y/  
} < 1r.p<s  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 LaIif_fie^  
){(cRB$  
Ud9\;Qse  
]E3g8?L  
AP~!YwLW  
十. bind pKJ[e@E^  
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。 SwL\=nq+~  
先来分析一下一段例子 EXi+pm  
q_K1L  
2>r.[  
int foo( int x, int y) { return x - y;} @6Mo_4)O  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 r\1*N.O3|O  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 tw(2V$J  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 %B?5l^W@  
我们来写个简单的。 z>&D~0  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: d+w<y~\ q  
对于函数对象类的版本: jGWLYI=V2  
df)1} /*L  
template < typename Func > g bh:Y}_FU  
struct functor_trait EtcamI*`  
  { Xg)yz~Ug  
typedef typename Func::result_type result_type; axl?t|~I  
} ; +Q9HsfX/  
对于无参数函数的版本: ?=G H{ %E  
[/kO >  
template < typename Ret > 3_>1j  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 7/yd@#$X  
  { iUKj:q:  
typedef Ret result_type; \r 2qH0B  
} ; `fRy"44nR  
对于单参数函数的版本: .`p_vS9  
oF^BJ8%Lm  
template < typename Ret, typename V1 > g:)v thOs  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > +Oscy-;  
  { 9%wppNT/  
typedef Ret result_type; q8lK6p\:W  
} ; utE:HD.PN  
对于双参数函数的版本: 5 6R,+sN  
EpfmH `  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > GwycSb1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > M}<=~/k`j  
  { +u2Co_FJ&  
typedef Ret result_type; ;n@C(hG  
} ; h.^DRR^S  
等等。。。 mc=*wr$  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy buFtLPe  
Rt|Hma  
template < typename Func > n\YxRs7 hF  
struct func_return `3KprpE8v  
  { L_r & 'B  
template < typename T > CvJm7c  
  struct result_1 ZL>V9UWN  
  { :&%;s*-9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #Q"vwek  
} ; Gpu?z- )  
g2]-Q.  
template < typename T1, typename T2 > E~P 0}'  
  struct result_2 $5IrM 7i  
  { QhUr aZ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 75HL  
} ; .g~@e_;):  
} ; a\w | tf  
\2,18E  
(AYS>8O&  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 57>ne)51  
_XZ=4s  
template < typename Func, typename aPicker > h"ylpv+  
class binder_1 OKVYpf  
  { |DD?3#G01  
Func fn; >C[1@-]G%7  
aPicker pk; gT OMD  
public : lo:~~l  
^IH1@  
template < typename T > qrc/Q;$  
  struct result_1 VZoOdR:d  
  { }v,THj  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; bEKLameKv  
} ; ^j %UZ  
nS4S[|w"  
template < typename T1, typename T2 > q#`^EqtUF  
  struct result_2 f zO8by  
  { -#6*T,f0P(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )mdNvb[*n  
} ; 7 L\?  
`1@[uWl  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} W<VHv"?V  
BT3O_X`u  
template < typename T > @E2nF|N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u2]g1XjeG  
  { #:|?t&On  
  return fn(pk(t)); JZzf,G:  
} hH}/v0_jb  
template < typename T1, typename T2 > e9_+$Oo  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6sl<Z=E#  
  { VWy:U#;+8  
  return fn(pk(t1, t2)); lg >AWTW[  
} j*4S]!  
} ; `uA&w}(G  
Nh9!lBm*]  
]ECZU   
一目了然不是么? }!V<"d,!  
最后实现bind !d .>r 7w  
k+$4?/A  
PAV2w_X~  
template < typename Func, typename aPicker > ~iZF~PQ1_  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) HDyZzjgG  
  { \STvBI?  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); B5HdC%8/}  
} vXyo  
f+Medc~  
2个以上参数的bind可以同理实现。 W;dzLgc  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 2gAdZE&Y  
,jsx]U/^  
十一. phoenix ~#_$?_/(  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: lMez!qx,=  
N>%KV8>{L  
for_each(v.begin(), v.end(), jA4v?(AO}#  
( IQ=|Kj9h  
do_ ,7jiHF  
[ *.%)rm  
  cout << _1 <<   " , " x[W]?`W3r~  
] -#;VFSz,9*  
.while_( -- _1), FR^wDm$  
cout << var( " \n " ) j jT 2k  
) MZW Y  
); 0C+y q'D~[  
3dDQz#  
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: t0H=NUP8  
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 irb.F>(x  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 u6I0<i_KZ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: :YXQ9/iRr  
Qfu*F}  
TL{pc=eBo  
template < typename Cond, typename Actor > .N5R?fmD  
class do_while rbun5&RCyW  
  { gc7:Rb^E5t  
Cond cd; Rn(F#tI  
Actor act; LY!3u0PnlT  
public : ; 9&.QR(  
template < typename T > T.P Z}4  
  struct result_1 |ezO@  
  { mRnzP[7-\)  
  typedef int result_type; V'f5-E0  
} ; F"f}vl  
IA 9v1:>  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} QqK{~I|l  
G%8)6m'3  
template < typename T > `pAp[]SfQd  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )7"DR+;:  
  { PSqtZN  
  do  ~uZLe\>K  
    { VfC[U)w*vm  
  act(t); .y_bV=  
  } \3(| c#c  
  while (cd(t)); d>b,aj(  
  return   0 ; NT9- j#V  
} !na0Y  
} ; hOLy*%  
2X;0z$  
y#Za|nt  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). JS7}K)A2B6  
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。 ($ B ]9*  
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。 ;7^j-6  
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。 }Oh'YX#[  
下面就是产生这个functor的类: (:bCOEZ  
OK2/k_jXN'  
(=tF2YBV  
template < typename Actor > > <  _Z  
class do_while_actor tTh;.88Z{  
  { 0CVsDVA  
Actor act;  z0Z\d  
public : 7- 3N  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ocA'goI-  
I1 R\Ts@  
template < typename Cond > @1SKgbt>  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; K-Dk2(x  
} ; sa gBmA~  
< J<;?%]  
0m YZ7S5g  
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 )xvZ  
最后,是那个do_ 8&A|)ur4  
3|'#n[3  
07LL)v~  
class do_while_invoker W/ZahPPq  
  { V=zM5MH2  
public : -2jBs-z  
template < typename Actor > )4F/T,{;m  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ]T3BDgu%&  
  { A]O5+" mc  
  return do_while_actor < Actor > (act); Yx}"> ;\  
} ?(NT!es  
} do_; L3=YlX`UL  
<&Y}j&(  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? >gZk 581/  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 gC_s\WU  
最后来说说怎么处理break和continue 6(q`Oj  
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。 o|^?IQ7bpf  
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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