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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda C*C;n4AT  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 \x(ILk|'c  
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, 39!$x[  
p$S\l] ,  
f[wA ]&  
vGIe"$hNh  
  class filler C]- !u Ly  
  { JA <Hm.V#  
public : 8*$HS.Db'  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} *PF}L%K(?  
} ; Qo%IZw$l  
/[<1D|f%  
Mtw7aK  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: k1h>8z.Tg  
:U{$G( <  
GJeP~   
p#QR^|7"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); #'qDNY@w}  
@,\J\ rb  
l(~i>iQ 4  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ^J]_O_ee$  
Cu\6VnW_6  
(gQr?K  
9-`P\/  
二. 战前分析 &%=]lP]  
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。 *mVQN1  
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 :4\=xGiY  
exP:lO_0n  
4S 7#B  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); aS $ J `  
  /* --------------------------------------------- */ q RbU@o.3  
vector < int *> vp( 10 ); ~'.SmXZs  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);  WBd$#V3  
/* --------------------------------------------- */ EjF2mkA*  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); .0a,%o 8n  
/* --------------------------------------------- */ E&_q"jJRi  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ?cvV~&$gc  
  /* --------------------------------------------- */ r`OC5IoQ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 0nu&JQ  
/* --------------------------------------------- */ b;2[E/JKB  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); +qiI;C_P\  
-(Fhj Ir  
n@PXC8}  
`P4 3O gA  
看了之后,我们可以思考一些问题: />0 Bm`A  
1._1, _2是什么? >U9JbkeF  
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。 "?n;dXYSi  
2._1 = 1是在做什么? +YFAZv7`  
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。 cAQ_/>  
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。 Vm8rQFCp74  
\b6vu^;p  
G)8H9EV  
三. 动工 ]ME2V  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 5\jzIB_?  
ZQ)vvD<  
v"v-c!k  
v~AD7k2{8  
template < typename T > C9VtRq  
class assignment p?H2W-  
  { ZP(T=Q  
T value; p\G1O*Z  
public : WMXxP gik  
assignment( const T & v) : value(v) {} }9*NEU) o  
template < typename T2 > {=Z _L?j  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } m2j]wUh"  
} ; &0k`=?v$  
!;U;5e=0  
87p tab@  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 k+% c8w 9  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment FE4P EBXvu  
g}gOAN3.  
6Z>G%yK  
{;^GKb+  
  class holder 1>'xmp+#  
  { -E +LA  
public : ?Hrj}K27  
template < typename T > VC.zmCglo^  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const XbYST%| .  
  { Q*W$!ZUT  
  return assignment < T > (t); UPGS/Xs]1  
} s)-O{5;U  
} ; pkEx.R)  
GWCU 9n  
?d5_{*]+v  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:  8\Uy  
gaC [%M  
  static holder _1; j|DjO?._'  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ,(v=ZeI  
r=Od%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4OTrMT$y  
而不用手动写一个函数对象。 D0*+7n3  
4sM9~zC5  
%uQOAe55  
(4Ha'uqz  
四. 问题分析 *OU&`\bmE  
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。 fI"OzIJV  
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。 VxqoE]Dh  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 qL2Sv(A Z!  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 D^<5gRK?  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 I/k/5  
X ApSKJ  
五. 问题1:一致性 D&|HS!  
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?| 1`F25DhhY  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 `+]e}*7$f  
XgPZcOzYB  
struct holder PE&$2(  
  { d8N4@3CkL  
  // ,wB)hp  
  template < typename T > L 4Sa,ZL  
T &   operator ()( const T & r) const [+(fN  
  { c1}i|7/XSi  
  return (T & )r; ewOe A|  
} \o<&s{ 6L  
} ; ?O.'_YS  
01">$  
这样的话assignment也必须相应改动: Gr|IM,5P4  
8!|LJI  
template < typename Left, typename Right > !D~\uW1b  
class assignment /" 6Gh'  
  {  +OeoA{-W  
Left l; jm&PGZ#n=R  
Right r; J5L[)Gd)D  
public : aBT8mK -.  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0RGqpJxk  
template < typename T2 > CQh6;[\:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } |TRl >1rv  
} ; ~^v*f   
/ 0y5/  
同时,holder的operator=也需要改动: =(Pk7{  
 IcUE=J  
template < typename T > (Nn)_caVb  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const JXqwy^f  
  {  XM<  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); -}KW"#9c  
} >d<tcaB  
<hB~|a<#  
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。 G`R_kg9$  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 l *]nvd_  
3}x6IM 2  
return l(rhs) = r; $&KiN82,  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 M <c cfU!  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: >gZ"^iW  
o!sHK9hvJ)  
template < typename Tp > TSKR~3D#  
class constant_t ^.u J]k0  
  { XT{o ]S~nq  
  const Tp t; ;s!GpO7+  
public : |v@ zyOq&b  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} U{ ZKxE  
template < typename T > }ZkGH}K_}  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const {9|S,<9  
  { Hr!%L*h?  
  return t; 5Tiap8x+<  
} TykY>cl   
} ; KYC<*1k  
>+F +"NAN  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 t&nK5p95(  
下面就可以修改holder的operator=了 b0h>q$b  
F:'>zB]-}  
template < typename T > ^#&PTq>  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const j38>5DM6L  
  { f ( ug3(j  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 0*50uK=5  
} Azag*M?  
G[s/M\l  
同时也要修改assignment的operator() 4{#0ci{  
yCZ[z A  
template < typename T2 > ]6;oS-4gu?  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ]Ag{#GJ5D  
现在代码看起来就很一致了。 I^!c1S  
tN-B`d 1  
六. 问题2:链式操作 7-2,|(Xg  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 &U{"dJr  
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。 C)|#z/"  
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。 KJCi4O&  
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。 B5MEE  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct v\Edf;(  
P;[>TCs ]8  
template < typename T > *FC26_pH  
struct result_1 EQ2HQz ]  
  { v0,&wdi  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; O^<\]_l  
} ; 3y]rhB  
+Q&CIo  
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:  H;Cv] -  
k*o>ZpjNH  
template < typename T > gtJCvVj>g  
struct   ref Ahrtl6@AS  
  { &d&nsQ  
typedef T & reference; *>J45U(6:  
} ; g<5G#  
template < typename T > "-A@d&5.  
struct   ref < T &> `!7QegJa"  
  { oxJ#NGD  
typedef T & reference; ^|lG9z%Foy  
} ; 02mu%|"  
8npjQ;%4>  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 5gH'CzU?  
m"tke'a  
template < typename T > %tZ[wwt  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ;7bY>zc(w  
  { /*hS0xN*  
  return l(t) = r(t); 7,,#f&jP  
} y];@ M<<?e  
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。 @j+X>TD  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 'Z`fZ5q  
_VI3b$  
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 p5 )+R/  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: )ioIn`g^-  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 fhbILg  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 D0@d}N  
最后的布局是: ]R6Z(^XT,E  
                Add vH/ Y]Am  
              /   \ 9<6Hs3|.!  
            Divide   5 A:YWXcg  
            /   \ <PTi>C8;r  
          _1     3 VIg=| Oe),  
似乎一切都解决了?不。 <G#z;]N  
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。 nQM7@"R  
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。 QliP9-im3  
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: XaR(~2  
g@IYD  
template < typename Right > 9}Qrb@DT  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 7kH GU  
Right & rt) const KSy.  
  { Eumdv#Qg  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5H |<h  
}  9Li.B1j  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 _~_6qTv-d  
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。 WDQw)EUl&  
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。 iBPx97a  
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。 [Se0+\,&  
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。 v9+1[Y";  
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? $,#,yl ol  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ?,Zc{   
{#J1D*?$"  
template < class Action > >? ({  
class picker : public Action W.VyH|?  
  { 3-$w5O3}  
public : HP*AN@>Kw  
picker( const Action & act) : Action(act) {} |,OTGZgc  
  // all the operator overloaded Ehf3L |9   
} ; 6v9A7g;4.  
}Q%fY&#(bp  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 8I|2yvhP  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: |q*s)8  
Rhil]|a/  
template < typename Right > NJTC+`Hm  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const N~@VZbS(6  
  { `-[+(+["  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); LTt| "D  
} 1$a dX  
sKuPV  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 7{:g|dX  
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。 5N4[hQrVJ  
B^sHFc""V  
template < typename T >   struct picker_maker Zfn390_  
  { (VA:`pstP  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 'P5|[du+  
} ; =| M[JPr  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 20p/p~<  
  { gw`}eA$  
typedef picker < T > result; <6)  w  
} ; 'hw_ew   
l#G }j^Q  
下面总的结构就有了: 60St99@O  
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。 Rooem dCM  
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。 "J CvsCe  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Al(u|LbQ  
至此链式操作完美实现。 \qh -fW; #  
.4-I^W"1  
POCFT0R}  
七. 问题3 zO07X*Bw  
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。 (6S f#M  
o4g<[X)  
template < typename T1, typename T2 > Uv"GG: K_  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const niIjatT  
  { HJ,sZ4*]]  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); $S0eERg a  
} =#c?g Wb56  
34P5[j!h  
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: Fl^}tC  
ET7(n0*P}]  
template < typename T1, typename T2 > 4?a!6  
struct result_2 2 !^[x~t  
  { `X7ns?  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; (iZE}qf7 g  
} ; v|v^(P,o  
k$7@@?<  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ! B_?_ a  
这个差事就留给了holder自己。 <NO?B+ ~]  
    #e:*]A'I  
fjAJys)Q  
template < int Order > Oy!j`  
class holder; .h8%zB#|i  
template <> uoe5@j2  
class holder < 1 > Jy X7I,0  
  { = ?hx+-'  
public : ]8XY "2b  
template < typename T > OgTE^W@  
  struct result_1 Ur]~>-Z  
  { "A_W U|  
  typedef T & result; >cPB:kD'  
} ; -\`n{$OR  
template < typename T1, typename T2 > w*Gv#B9G  
  struct result_2 3 TN?yP)  
  { 3 T3p[q4  
  typedef T1 & result; YJ`[$0mam  
} ; ( |1 $zF+  
template < typename T > S)0bu(a`Z,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const C||A[JOS  
  { G'<J8;B* t  
  return (T & )r; .bYDj&]P{  
} &!{wbm@  
template < typename T1, typename T2 > ~OXC6z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const PIuk]&L^  
  { L/w9dk*uv  
  return (T1 & )r1; qK4E:dD  
} #(53YoV_8  
} ;  OT9\K_  
S4]xxc  
template <> u|=G#y;3  
class holder < 2 > ]8q5k5~  
  { b-{\manH  
public : L30x2\C  
template < typename T > KsGSs9  
  struct result_1 V X<ZB +R  
  { b+NF: -fO  
  typedef T & result; v?yHj-  
} ; b\ %=mN  
template < typename T1, typename T2 > OH28H),}  
  struct result_2 &DFe+y~PR  
  { $;_'5`xs  
  typedef T2 & result; ,$habq=;  
} ; m%$z&<!  
template < typename T > l|Zw Zix  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const cK>5!2b  
  { NBR6$n  
  return (T & )r; #(jozl_8  
} \>j._#t$h  
template < typename T1, typename T2 > TD-d5P^Kek  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !b*lL#s,Y  
  { ctOC.  
  return (T2 & )r2; !UD62yw~  
} :rb<mg[  
} ; P sD+?  
)@3ce'  
QJo)  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Xu$xO(  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: xyx.1o e!  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: | zj$p~  
'jeGERMr'  
return l(i, j) = r(i, j); I<.3"F1}  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ,{7wvXP  
&{* [7Ad  
  return ( int & )i; YF @'t~_Z  
  return ( int & )j; !>/U6h,_  
最后执行i = j; i6r%;ueLb  
可见,参数被正确的选择了。 Xt /T0.I  
iLy }G7h  
w&v_#\T  
3skq%;%Wsk  
vI ]| W  
八. 中期总结 r]km1SrS  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: PDX^MYoN  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 O!sZMGF$p  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ]?^m;~MQZ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor (]>c8;o#b  
6Pl$DSu  
4D[W;4/p  
-) $$4<L  
=4yME  
lMp)T**  
九. 简化 -<}_K,Ky`  
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。 qSMST mnQ  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 El0|.dW  
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: Og%qv Bj 6  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 K|Std)6  
  +-*/&|^等 /wI$}X5o~  
2. 返回引用。 HPp Kti7g  
  =,各种复合赋值等 hH{&k>  
3. 返回固定类型。 E$f.&<>T  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) %\[LM$f{z  
4. 原样返回。 vN 7a)s  
  operator, aD3'gc,l  
5. 返回解引用的类型。 S8<O$^L^  
  operator*(单目) R{@WlkG}  
6. 返回地址。 TeG5|`t],  
  operator&(单目) 6{}]QvR  
7. 下表访问返回类型。 I2%{6g@  
  operator[] LKxyj@Eq  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 eUVE8pZl  
  operator<<和operator>> F)lDK.  
rjQV;kX>  
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。 &~G>pvZ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Eti;(>"@  
G(|ki9^@"9  
template < typename Left > {DBgW},  
struct value_return . 5|wy<  
  { E@R7b(:*  
template < typename T >  HlPf   
  struct result_1 Kw&J< H  
  { 'wLQ9o%=p|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ^ {-J Y  
} ; +QuaQ% lA  
P$Xig  
template < typename T1, typename T2 > k%/Z.4vQG  
  struct result_2 ,#UaWq@7  
  { UbJ_'>hK6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; : UD<1fh  
} ; sk$MJSE ~  
} ; }Hrm/Ni  
WWc{]R^D  
tH2y:o 72  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait e[yk'E  
X|7gj &1  
下面我们来剥离functor中的operator() ]U! ?{~  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Bh"o{-$p8`  
,F.\z^\{  
return l(t) op r(t) $=TFTSO  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 3rTYe6q$U  
return op l(t) ^4O1:_|G  
return op l(t1, t2) 4At%{E  
return l(t) op ;a XcGa  
return l(t1, t2) op 9Rzu0:r.,  
return l(t)[r(t)] &2Q4{i  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] !CTchk<{(  
I/<aY*R4  
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: 55 Y BO$  
单目: return f(l(t), r(t)); {b"V7vn,  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); uYhm Fp  
双目: return f(l(t)); ~0!s5  
return f(l(t1, t2)); bB->\  
下面就是f的实现,以operator/为例 n87B[R  
x;99[C!$  
struct meta_divide +S5"4<  
  { V?t^ J7{'  
template < typename T1, typename T2 > YbND2 i  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) gb|C592R5C  
  { w{UVo1r:  
  return t1 / t2; C!]hu)E  
} g[0b>r7   
} ; D1;H,  
D?)91P/R  
这个工作可以让宏来做: ,Za!  
<6)Ogv",  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ &#F>%~<or  
template < typename T1, typename T2 > \ * h!gjbi  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; {PnvQ?|Z  
以后可以直接用 S2kFdx*Zf  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)  T+9#P4  
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 200/  
(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。。。) kKr7c4q  
y>3Zh5=  
3u^U\xB  
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 yJ c#y   
\ty{KAc&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > b<P9@h~:  
class unary_op : public Rettype Q.>@w<[!L  
  { <[@AMdS  
    Left l; )/1AF^ E  
public : >u ,Ac:  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} D kl4 ^}  
JQj?+PI  
template < typename T > 4%LGP h  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %YlL-*7 L  
      { fr#Y<=Jo  
      return FuncType::execute(l(t)); lRF04  
    } ]wMd!.lm-  
-hiG8%l5  
    template < typename T1, typename T2 > SpU+y|\[0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Wl/oun~o  
      { 7+0Kg'^+n  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); c3W9"  
    } @@"}i7  
} ; >\ y|}|?  
+3dWnBg?  
qT$;ZV #  
同样还可以申明一个binary_op LuM:dJ  
HQw98/-_W  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _ [su?C  
class binary_op : public Rettype }><Vc ouJ[  
  { Uoe;4ni  
    Left l; jNhiY  
Right r; h.d-a/  
public : y3 {'s>O6  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} r: ]t9y>$<  
@E %:ALJ  
template < typename T > T"xq^h1\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *pK bMG#  
      { `U?" {;j {  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); +!h~T5Ck  
    } SR)G!9z_/  
j*+[=X/  
    template < typename T1, typename T2 > Tw *:Vw  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I(tMw6C$:  
      { VW:WB.K$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));   V` 7  
    } I .jB^  
} ; W=:4I[a6Q  
Fk=Sx<TX  
qM= $,s*  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 VPW@y  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 7DZxr Vw  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) .< 7M4Z  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 @SeInew;`l  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! oS6dcJHf  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 UKX9C"-5v  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 zGzeu)d  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) N^</:R  
下面是修改过的unary_op 5x856RQ'  
nwuH:6~"  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > eB%hP9=:x  
class unary_op XrP'FLY o  
  { 8T<LNC  
Left l; ;w>Dqem  
  %3b;`Oa  
public : #gn{X!;-;  
_ 3@[S F  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} :5|'C  
R9XISsM^  
template < typename T > eajctkzj  
  struct result_1 r9MS,KG8  
  { ykK21P,v  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; H4RqOI  
} ; qLC_p)  
&! i'Q;q  
template < typename T1, typename T2 > [bM$n m  
  struct result_2 "/H B#  
  { )gF>nNE  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; h,-2+}  
} ; 8xf]zM"Q  
YX*NjXL  
template < typename T1, typename T2 > )(b, v/:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s/Ne,v  
  { QFekj@  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); T:FaD V{  
} wavyREK   
a(.q=W  
template < typename T > &[ oW"Q{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1. A@5*Q  
  { p>M8:,  
  return OpClass::execute(lt(t)); m\*;Fx  
} f2h`bO  
Ln-UN$2~F  
} ; M2Q*#U>6r  
oZ]^zzoEcg  
v7-z<'?s~  
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 $-^ ;Jl  
好啦,现在才真正完美了。 LV}Z[\?   
现在在picker里面就可以这么添加了: VT ikLuH  
;]gj:6M  
template < typename Right > +az=EF  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const !AR@GuQPE  
  { #*;G8yV  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); EBQ,Ypv  
} aI.5w9  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Z7]["  
UP<B>Y1a  
\7V[G6'{  
Sb QM!Q  
,zF^^,lO7  
十. bind Cx~,wk;=  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ZNfQM&<d  
先来分析一下一段例子 eewlK]  
'kuLkM,  
1&Z#$iD  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ] 6Y6q])Z  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 H8!; XB  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 8kdJ;%^N  
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。 2^aXXPC  
我们来写个简单的。 2xxw8_~C  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: P>U7RX e  
对于函数对象类的版本: =Ju%3ptH0  
M4H~]Ftn  
template < typename Func > r;n^\[Ov0,  
struct functor_trait :<p3L!?8y  
  { 1S{AGgls5  
typedef typename Func::result_type result_type; 62.)fCQ^  
} ; S7B\m v  
对于无参数函数的版本: ntr&? H  
to9X2^  
template < typename Ret > aM5Hp>'nI  
struct functor_trait < Ret ( * )() > !8Y $}  
  { V$Zl]f$S  
typedef Ret result_type; :DG7Z  
} ; PenkqDc}  
对于单参数函数的版本: E !EENg  
1[] 9EJ  
template < typename Ret, typename V1 > QnJd}(yN  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > #fVk;]u`[3  
  { Hb&C;lk  
typedef Ret result_type; *-eDU T|O  
} ; $V870 <  
对于双参数函数的版本: Mni@@W  
Zjkg"  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > \"7U,y',  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 0<[g7BbR  
  { vJ?j#Ch  
typedef Ret result_type; \x=j  
} ; Bo +Yu(|cL  
等等。。。 Je*hyi7  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy }PUY~ u  
a7U`/*  
template < typename Func > 0/5{v6_rG  
struct func_return d_1uv_P  
  { GIM'H;XG  
template < typename T > #O1%k;BL  
  struct result_1 GMKY1{   
  { dbG902dR  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; G2 0   
} ; IY,n7x0d  
0'Uo3jAB  
template < typename T1, typename T2 > [;Y*f,UG_-  
  struct result_2 XXg~eu?  
  { tk\)]kj  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; frRO?  
} ; .b|!FWHNS  
} ; fR&x5Ika0  
X1XmaO% A  
(zml704dI)  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 AA XQ+!  
WRqpQEY  
template < typename Func, typename aPicker > N{&Hq4^c  
class binder_1 m)ENj6A>yP  
  { TcpaZ 'x  
Func fn; G`r/ tesW  
aPicker pk; ?_`X8Ok  
public : G'T: l("l  
"Z]z9(  
template < typename T > @5j3[e  
  struct result_1 #_kV o3  
  { '/F%  ff  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2-dEie/{'  
} ; q uL+UFuM  
7r{159&=  
template < typename T1, typename T2 > |wM<n  
  struct result_2 6<o2 0(?  
  { 8}Cp(z2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _/z3QG{Ea^  
} ; O`f[9^fN  
9P& \2/ {  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 63SmQsv  
+W+o~BE  
template < typename T > VXO.S)v2J  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ],F@.pg  
  { ,zOv-pH  
  return fn(pk(t)); S0WKEv@Hn  
} avb'dx*q>  
template < typename T1, typename T2 > =sUrSVUeU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .cK<jF@'  
  { =`g@6S  
  return fn(pk(t1, t2)); x"~gulcz  
} *?~&O.R"  
} ; ]--" K{  
2CRgOFR  
7OD2/{]5  
一目了然不是么? &?*H`5#?G  
最后实现bind i4\DSQJ  
G O[u  
_F`RwBOjs  
template < typename Func, typename aPicker > *6wt+twH  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 5Ve T8/7Q  
  { \# _w=gs<i  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); AvcN,  
} R6`,}<A]@  
;<H\{w@D  
2个以上参数的bind可以同理实现。 YSr u5Q  
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。 }K|40oO5  
' 1D1y'  
十一. phoenix 7e=s`j  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: rLE5fl5W  
5@^['S4%8*  
for_each(v.begin(), v.end(), C/ENJ&  
( $q g/8G  
do_ %b>Ee>rdD  
[ IN?rPdY  
  cout << _1 <<   " , " ys9'1+9  
] n{=Nf|=  
.while_( -- _1), >{eGSSG0  
cout << var( " \n " ) <xh";seL  
) 78kT}kgW  
); >dfk2.6e  
#;hYJ Y  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: V5rW_X:]8  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor &5n0J  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 MNocXK  
那么我们就照着这个思路来实现吧: QFU1l"(qGk  
"$U!1  
"bA8NQIP  
template < typename Cond, typename Actor > 9uW\~DwsZ%  
class do_while qsHjqK@(  
  { /{!?e<N>  
Cond cd; 0[R7HX-@  
Actor act; w0,rFWS  
public : ~ekV*,R"  
template < typename T > |g!3f  
  struct result_1 PDhoCAh !  
  { HG&rE3@  
  typedef int result_type; ]L_h3Xz\X  
} ; L+Q.y~  
c4iGtW  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} c52S2f7  
:tT6V(-W  
template < typename T > 3>%:%bP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a[7 Lqu  
  { lO=~&_  
  do h`pXUnEZ  
    { 5^Ps(8VbS  
  act(t); _e$T'*q  
  } q]wP^;\Jl  
  while (cd(t)); F1NYpCR  
  return   0 ; qHE(p+]E  
} ?U(`x6\:  
} ; ?btZdnQ))S  
A;gU@8m  
e2"gzZ4;g  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). aUbmEHFTV  
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。 ,_I#+XiXY  
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。 2Z7r ZjXW  
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。 T*qSk!  
下面就是产生这个functor的类: BL H~`N3U  
wD5fm5r=  
h5}:>yc  
template < typename Actor > =v7%IRP5  
class do_while_actor L]{1@~E:q  
  { M`tNYs]V  
Actor act; NH;.!x q:  
public : QN^AihsPi  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} x?RYt4S  
O9R[F  
template < typename Cond > 9;tY'32/  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; {v U;(eN  
} ; XG01g3  
%OAvhutS  
>%c7|\q[R  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 >M^4p   
最后,是那个do_ TyN]Pa  
R 3@luT]  
VTJxVYE  
class do_while_invoker Q$8K-5U%  
  { hv#|dI=kZR  
public : HB, k}Q  
template < typename Actor > G$-[(eu -  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ;CLOZ{  
  { @aUQy;  
  return do_while_actor < Actor > (act); E{xcu9  
} /eY}0q%  
} do_; :bu]gj4e  
><H*T{ Pg  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? L<0eIw  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 s|IC;C|  
最后来说说怎么处理break和continue Ms14]M[\  
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。  I6rB_~]h  
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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