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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda yq^Ma  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ~gNFcJuy  
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, +PKsiUJ|  
Y}<%~z#.4  
YV@efPy}n  
B##X94aTT  
  class filler 3hUP>F8  
  { V RD^>Gi  
public : DGS,iRLnA  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 2\gIjXX"  
} ; ?N!kYTR%}  
~#}T|  
8VO]; +N  
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(d+t\ca  
~<_WYSzS  
-%^'x&e  
pv-c>8Wb6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); DL!%Np?`  
2' ^7G@%  
K,%CE ].  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 d2-oy5cEB  
.V3e>8gw3  
W}MN-0  
?A*!rW:l;  
二. 战前分析 G'(rjH>q  
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。 ,w BfGpVb  
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 Zzz94`  
._`rh  
&oy')\H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); W7!iYxO  
  /* --------------------------------------------- */ w1aoEo"S  
vector < int *> vp( 10 ); ylQj2B,CB  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); SO[ u4b_"h  
/* --------------------------------------------- */ xk7Dx}  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); *kYGXT,f]  
/* --------------------------------------------- */ P+OS  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); PiCGZybCA  
  /* --------------------------------------------- */ D3P/: 4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); t4/ye>P &  
/* --------------------------------------------- */ }<l:~-y|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); !@N?0@$/  
uN>5Eh&=Pf  
C_8_sb Z/  
Q>rr?L`  
看了之后,我们可以思考一些问题: cY kb3(  
1._1, _2是什么? >!a- "  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 RtpV08s\  
2._1 = 1是在做什么? W g6H~x  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 iemp%~UZ  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 RwOOe7mv  
SPt/$uYJ  
|g!d[ct]  
三. 动工 N2duhI6  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: V %D1Q}X  
nb<oo:^  
jC{KI!kPt  
TO"Md["GI  
template < typename T > #d-zH:uq  
class assignment eNVuw:Q+  
  { u'>94Gm}  
T value; A>2_I)  
public : NMf#0Nz-  
assignment( const T & v) : value(v) {} g=@d!]Z~[  
template < typename T2 > ^+CHp(X  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } @|Yn~PwKs  
} ; ka8Y+Gs  
b.@4yW  
m_@XoS yxI  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 0< vJ*z|_  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment !Hl]&  
ov;^ev,(  
xy"'8uRi  
q#8yU\J|,  
  class holder 2.b,8wT/  
  { W ulyM cJ  
public : bE'{zU}o  
template < typename T > 0gaHYqkA>}  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const yGAFQ|+  
  { ^7YNM<_%@  
  return assignment < T > (t); )Se$N6u-  
} Rb& 9!z  
} ; CE c(2q+%i  
]77f`<q<}!  
[WG\w j.  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: *q k7e[IP  
liH#=C8l*%  
  static holder _1; 'Kbrz  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 wL="p) TO.  
n-l_PhPQ`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); CW?Z\  
而不用手动写一个函数对象。 h@G~' \8t  
83t/ \x,Q  
cGgfCF^`  
?Y,^Moc:  
四. 问题分析 'xx M0Kn`  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 7H< IO`  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 *URT-+'  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 tzIP4CR~F&  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 "V 26\  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 p'2IlQ\  
9*ZlNZ  
五. 问题1:一致性 >$L7J=Em  
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?| E1OrL.A6  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 mY4pvpZw8  
;<m`mb4x[  
struct holder 7_76X)gIV  
  { Hcu!bOQ  
  // d8w3Oz54  
  template < typename T > \WE&5 9G  
T &   operator ()( const T & r) const ~U"m"zpLP  
  { ?dCwo;~  
  return (T & )r; PRaVe,5a  
} d9;&Y?fp  
} ; &|#[.ti1  
2(@2 z[eKr  
这样的话assignment也必须相应改动: xwof[BnEZ  
6{1=3.CL  
template < typename Left, typename Right > {>msE }L  
class assignment ; /K6U  
  { 9|Jv>Ur=)2  
Left l; &TQ~!ZMOR"  
Right r; \+O.vRc"M  
public : Z6i~Dy3  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} N n FR;  
template < typename T2 > R2sG'<0B0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } [B)!  
} ; ~at@3j}W  
fP|[4 ku  
同时,holder的operator=也需要改动: f/#Id]B  
'A7!@hVy  
template < typename T > n2B%}LLa  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 1?FG3X 5  
  { DMG~56cTO,  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Jp]?tlT  
} K xX[8  
iiIns.V  
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。 _Ik?WA_;  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 bAZoi0LR  
m]>zdP+  
return l(rhs) = r; e! *] y&W  
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。 QTi@yT:  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: -?)^ hbr  
+yWD>PY(  
template < typename Tp > m.Zy$SDj(  
class constant_t y2#>a8SRS  
  { nJN-U+)u  
  const Tp t; dnoF)(d&Cm  
public : K!&W}_@l  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} <lf692.3  
template < typename T > $e7%>*?m  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const oR2?$KF   
  { {k_\1t(/  
  return t; ^rVHaI  
} U`qC.s(L  
} ; c.IUqin  
znsQ/[  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 w8 :[w  
下面就可以修改holder的operator=了 JfN '11,$  
y%i9 b&gDd  
template < typename T > Qq`S=:}~x  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const .))j R:{3  
  { =eU=\td^  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); vYm:V:7Y2  
} Za{O9Qc?D|  
8c)GUx  
同时也要修改assignment的operator() nD BWm`kN  
$45|^.b  
template < typename T2 > X+XDfEt:Q  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } -K =.A* }  
现在代码看起来就很一致了。 9Q4{ cB  
{fACfSW6  
六. 问题2:链式操作 F(ydqgH~a  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Hp=BnN  
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。 qhxMO[f  
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。 FprdP*/  
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。 ]{6/6jl  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 6~%><C  
? ;CIS$$r  
template < typename T > TUnAsE/J&  
struct result_1 iN Oj @3x  
  { w<`0D)mQ  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 8)1q,[:M  
} ; SPb +H19;  
0* F` h  
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: ^^"zjl*^  
t8-Nli*O  
template < typename T > )hrsA&1w  
struct   ref b_~XTWP$l  
  {  \nEMj,)  
typedef T & reference; RBrb7D{  
} ; ~ps,U  
template < typename T > hAf/&yA@  
struct   ref < T &> Z8$BgP  
  { R BHDfm'~7  
typedef T & reference; P! +Gwm{  
} ; MT~^wI0a  
!YAX.e  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 7?whxi Qs  
#]jl{K\f#X  
template < typename T > ,6{z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const e' l9  
  { ruGJZAhIA^  
  return l(t) = r(t); yk8b>.Y\A  
} x8@ 4lxj  
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。 + kKanm[!v  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 2]mV9B   
"++\6 H<  
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 1@L18%h  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: w&L~+ Z<  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 O.B9w+G=  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 P_A@`eU0  
最后的布局是: dzOco)y  
                Add 3LETzsJ  
              /   \ JI .=y5I  
            Divide   5 .gg0rTf=-  
            /   \ 6U !P8q  
          _1     3 vd lss|  
似乎一切都解决了?不。 DSwb8q  
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。 dB_0B .  
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。 J]TqH`MA  
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: _l7_!Il_  
e|{R2z"^  
template < typename Right > (Y)2[j  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const OWewV@VXR  
Right & rt) const `CVkjLiy  
  { &'>m;W  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Kz42AC  
} z='%NZY  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 0beP7}$  
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。 /X_L>or  
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。 #Q!Xz2z2  
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。 m:h6J''<Z*  
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。 o+Jnn"8  
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? AZQQge  
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: ?) y}HF  
a|z-EKV  
template < class Action > OlCqv-B2&  
class picker : public Action "HJ^>%ia  
  { x\G%  
public : v%qOW)].  
picker( const Action & act) : Action(act) {} I/njyV)H  
  // all the operator overloaded u"qVT9C$=  
} ; /8e}c`  
cRf F!EV  
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。 '{2]:  
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: S&}7XjY  
[bHm-X]  
template < typename Right > ~g=& wT11  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const *,Bm:F<m  
  { U}jGr=tu  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); R0INpF';  
} h}@wPP{  
3FR(gr$X  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > -Rw3[4>@O"  
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。 '* y(F*7+  
OCrTzz8  
template < typename T >   struct picker_maker <ZSXOh,'  
  { `w 6Qsah  
typedef picker < constant_t < T >   > result; jcqUY+T$  
} ; 44*#qLN  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > @6G)(NGD  
  { SvSO?H!-  
typedef picker < T > result; u&I c  
} ; veq3t$sj  
A8&@Vxdz  
下面总的结构就有了: ! :]_-DX  
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。 #$BFTlm|  
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。 }eVDe(7_  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ch8VJ^%Ra1  
至此链式操作完美实现。 4u iq'-  
cIwX sx  
w317]-n  
七. 问题3 ="$w8iRU  
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。 67rY+u%  
r[!~~yu/o  
template < typename T1, typename T2 >  )58O9b  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 06&;GW!-  
  { W$`v^1M2o  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); `e,}7zGR  
} jz<}9Kze  
qkhre3  
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: s8,YQ5-  
eWDXV-xD  
template < typename T1, typename T2 > uNn1qV  
struct result_2 4JK6<Pk  
  { nCi ]6;Y  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; hOB<6Tm[  
} ; Ll=G+cw6P  
+1T>Ob;hk  
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? G K~A,Miqk  
这个差事就留给了holder自己。 !d()'N  
    r:V bjmL  
L!xFhVA<  
template < int Order > Q(f0S  
class holder; Dh`&B   
template <> _5 SvZ;4  
class holder < 1 > 7310'wc  
  { :Ob4WU  
public : o?}dHTk7  
template < typename T > T@ESMPeU:X  
  struct result_1 k4$zM/ob  
  { q+9^rQ  
  typedef T & result; AVjRhe   
} ; 9R$$(zB 1;  
template < typename T1, typename T2 > n@+?tYk*e  
  struct result_2 .eIs$  
  { g5|&6+t.  
  typedef T1 & result; "m^gCN}c  
} ; qe&|6M!  
template < typename T > ynA_Z^j  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 75;RAKGi  
  { Xd:{.AXW  
  return (T & )r; i{EQjZ  
} ]@9W19=P!P  
template < typename T1, typename T2 > q* lk9{>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const P\Qvj7_  
  { YMu#<ZG  
  return (T1 & )r1; =iW hK~S  
} RCTqV.L  
} ; CfW#Wk:8J  
_XZK2Q[  
template <> q}Po)IUT`5  
class holder < 2 > {BlTLAKm  
  { s7yKx g+`{  
public : !y_L~81?  
template < typename T > )>h3IR  
  struct result_1 )*}\fmOv{  
  { 0Lj;t/mG  
  typedef T & result; !PoyM[Z"f  
} ; ^ q ba<#e  
template < typename T1, typename T2 > iWeUsS%zpV  
  struct result_2 5)f 'wVe  
  { LNJKf6:  
  typedef T2 & result; huv|l6   
} ; 8*8Y\"  
template < typename T > e/Z{{FP%6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6?}|@y^fb  
  { ,2!7iX  
  return (T & )r; 1.p ?1"4\u  
} BsXF'x<U*  
template < typename T1, typename T2 > (zsmJe  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const aW:*!d#  
  { >AV9 K  
  return (T2 & )r2; 3q/"4D  
} j6^.Q/{^  
} ; ^kK")+K  
pWzYC@_W  
!N+{X\+  
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> >。 #(qvhoi7lM  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: JUw|nUnl?  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: NUiv"tAY  
r^.9 |YM5  
return l(i, j) = r(i, j); o]p$ w[5  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) o!h::j0,~  
w$$pTk|&n  
  return ( int & )i; "d/54PKWx  
  return ( int & )j; T#rUbi>""  
最后执行i = j; I|*<[/)]y  
可见,参数被正确的选择了。 Z]LP18m9kl  
/b{@']  
#pRbRT9  
~Fvz&dO  
3U?gw!M>  
八. 中期总结 "=]'"'B:  
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: 0KExB{K  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 )]Zdaw)X  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 w@WtW8 p^  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor w`boQ_Ir  
Y_$!XIJ4  
)LG!"~qiz  
)5`^@zx  
~yN>9f U  
b6e 2a/x  
九. 简化 HHyN\  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 g[b;1$  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 pPsTgGai  
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: a)Ht(*/B  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 hHMp=8J7  
  +-*/&|^等 h{yh}04P1  
2. 返回引用。 )sIzBC  
  =,各种复合赋值等 {nZP4jze  
3. 返回固定类型。 &Kc45  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) %QDAog  
4. 原样返回。 l66 QgPA  
  operator, 4t*VI<=<[  
5. 返回解引用的类型。 (Ms #)E  
  operator*(单目) ?aaYka]  
6. 返回地址。 ]S(nA!]  
  operator&(单目) MYJDfI  
7. 下表访问返回类型。 KxmB$x5-=8  
  operator[] \o,et9zDJ3  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 R90chl   
  operator<<和operator>>  CU\r I  
!x-9A  
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。 1N]-WCxQ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: \ Ho VS  
N}z]OvnZH  
template < typename Left > N^`S'FVA  
struct value_return e'|P^G>g  
  { V?MaI .gj  
template < typename T > +A 6kw%"  
  struct result_1 "5,Cy3  
  { , Z1 &MuV  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; rIv#YqT  
} ; F9_X^#%L  
Ka{QjW!%d<  
template < typename T1, typename T2 > suX^"Io%!  
  struct result_2 [mUC7Kpi  
  { q 3,p=ijJ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; JDpW7OrDc  
} ; F%ukT6xp  
} ; slA~k;K:_  
!9zs>T&9a\  
0}_1 ZU  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait sZa>+  
0*OK]`9  
下面我们来剥离functor中的operator() 1- GtZ2  
首先operator里面的代码全是下面的形式: $KRpu<5i}  
YTe8C9eO  
return l(t) op r(t) mk-L3H1@J3  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) w(%$~]h  
return op l(t) 0a$hK9BH  
return op l(t1, t2) ewYk>  
return l(t) op 8(6mH'^y  
return l(t1, t2) op n?^X/R.22  
return l(t)[r(t)]  vO;:~  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] "8[Vb#=*e  
zW95qxXg  
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: 65c#he[_Y  
单目: return f(l(t), r(t)); fxD|_  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); vf<Tq  
双目: return f(l(t)); AdF[>Wv  
return f(l(t1, t2)); TY#pj  
下面就是f的实现,以operator/为例 qy!pD R;  
)Vy}oFT\  
struct meta_divide 6:bvq?5a5  
  { y5V]uQSD  
template < typename T1, typename T2 > g;nPF*(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) OB+I.qlHP  
  { sgeME^v  
  return t1 / t2; @ao Hz8K  
} Q0_|?]v  
} ; ;cZ]^kof  
'6>nXp?)r  
这个工作可以让宏来做: 4d]T`  
])T_&%  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ t7 $2/C  
template < typename T1, typename T2 > \ 0K^G>)l  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; m}-~VYDj  
以后可以直接用 7[7Sm^Tw  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) WkY>--^  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 0V#eC  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) @|o^]-,  
'"Dgov$q  
u/ 74E0$S  
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 P-lE,X   
$66DyK?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > I^y,@EHR  
class unary_op : public Rettype O7Awti-X  
  { }qdGS<{  
    Left l; !eB&3J  
public : Zh.9j7 >p  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} x42m+5/  
.SSj=q4?  
template < typename T > @y\M8C8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J3=^ +/g  
      { \Mod4tQ  
      return FuncType::execute(l(t)); $zV[- d  
    } XS"lR |  
yu62$ d  
    template < typename T1, typename T2 > c_bIadE{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0~N2MoOl^  
      { 5eSmyj-W  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 9G}Crp  
    } {-Y% wM8<i  
} ; xyTjK.N  
,n?oNU  
HveOG$pT  
同样还可以申明一个binary_op DJhCe==$v  
Mi"dFx^Md  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > x k5Z&z  
class binary_op : public Rettype /7<l`RSr  
  { KrT+Svm  
    Left l; H@,(  
Right r; U.QjB0;  
public : KC{ HX?  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }<kpvd+ps=  
m-No 8)2yA  
template < typename T > =h 2zIcj  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "S@%d(lg  
      { ~nG?>  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); {__"Z<  
    } 6rOd80\  
:X;' 37o#q  
    template < typename T1, typename T2 > hpJi,4r.d  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YTpO4bX  
      { R nf$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); E7qk>~Dg  
    } ,0=:06l  
} ; "+V.Yue`R  
f=Rx8I  
Mrlv(1PQT  
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 vrD]o1F  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 $fA%_T_P'P  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) bO%bMZWB!y  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 RcH",*U  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! f?1?$Sp/W  
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。。。 H)5v X+9D  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 rOu7r4  
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) bytAdS$3  
下面是修改过的unary_op |};P"&  
;'r} D!8w/  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > cmv&!Egd  
class unary_op C. Hr  
  { |Tp>,\:5  
Left l; DLv\]\h}L  
  .W<yiB}^  
public : zviEk/:zm  
iIoeG_^*Y  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4c*?9r@  
EI*B(  
template < typename T > -*u7MFq_  
  struct result_1 /=}w%-;/;  
  { b*xw=G3%  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; /}\EMP  
} ; /8i3I5*  
7 Ld5  
template < typename T1, typename T2 > [' ~B &  
  struct result_2 xFt[:G`\}u  
  { Vs)Pg\B?  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; emo@&6*  
} ; }0Qex=vkO  
Wi Mi0?$.  
template < typename T1, typename T2 > p#UrZKR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?[}r& f  
  { ~e5hfZv|w  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ew# t4~hh  
} WCc,RI0   
%># VhK  
template < typename T > %(IkUD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9"3 7va  
  { YzqUOMAt"V  
  return OpClass::execute(lt(t)); I65W^b4y  
} gUs.D_*  
0?KY9  
} ; ua%$r[  
SM2QF  
P\B ]><!ep  
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 /d*0+m8  
好啦,现在才真正完美了。 qcSlY&6+  
现在在picker里面就可以这么添加了: JgJ4RmH-  
'a`cK;X9F  
template < typename Right > YQWGv,47\  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const g?.ls{H  
  { 3?F*|E_  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); "#d>3M_  
} RCSG.*%%I  
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。 KErQCBeJ  
{;6Yi!  
:d v{'O  
X\:;A{  
r5kKNyJ  
十. bind  x w8 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。 owDp?Sy}E  
先来分析一下一段例子 bhqBFiuhH  
|kPjjVGF{  
ALVHKL2  
int foo( int x, int y) { return x - y;} b!C\J  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 K!c "g,S  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 rz%8V igb  
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。 xx`xDD  
我们来写个简单的。 y3^<rff3Gc  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: n.&z^&$w\)  
对于函数对象类的版本: K}e %E&|>  
&eL02:[  
template < typename Func > $9!2c/  
struct functor_trait ^Oy97Y  
  { 1]Q;fe  
typedef typename Func::result_type result_type; N8!V%i?  
} ; F<K;tt  
对于无参数函数的版本: cI~uI '  
f3Zm_zxj  
template < typename Ret > 4PtRTb0<i3  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 0x&-/qce6W  
  { 5G!0Yy['  
typedef Ret result_type; i^SuVca  
} ; TYv'#{  
对于单参数函数的版本: J?]wA1  
I!FIV^}Z(  
template < typename Ret, typename V1 > 3K2B7loD)~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > y:t@X~  
  { tk'1o\@p9b  
typedef Ret result_type; rucgav  
} ; @ev"{dY  
对于双参数函数的版本: N`3q54_$  
}HB>Zb5  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > vGe];  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 0_F6t-  
  { b.mcP@  
typedef Ret result_type; 87; E#2  
} ; T?vM\o%i3  
等等。。。 us j:I`>  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy >Q5et1c  
?VUU[h8"v5  
template < typename Func > k!?sHUAj  
struct func_return b`a4SfbQS  
  { @|AHTf!  
template < typename T > -BQoNEh  
  struct result_1 Rcg q7W  
  { -;NGS )RM  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; t6/w({}j  
} ; LqNt.d @  
oeV. K.  
template < typename T1, typename T2 > X:N`x  
  struct result_2 WP*xu-(:  
  { /\L-y,>X  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; tuT>,BbR  
} ; k P]'  
} ; 3jSt&+  
I+08tXO  
pco:]3BF6  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 5;WESk  
s fD@lW3  
template < typename Func, typename aPicker > Y -yozt  
class binder_1 #mT\B[4h  
  { .r ,wc*SF  
Func fn; Pz\4#E]  
aPicker pk; (G1KMy  
public : ZhqGUb  
@:,B /B;  
template < typename T > f.yvKi.Cm  
  struct result_1 k^VL{z:EWB  
  { ,> Ya%;h2k  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; zR@4Z>6   
} ; azhilUD8  
v11Uw?CM  
template < typename T1, typename T2 > !uZ)0R  
  struct result_2 %C[#:>'+  
  { RSfB9)3D  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; + d?p? v  
} ; DT;n)7+,  
;H' ,PjU  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} CvOji 1  
'6g;UOx^=  
template < typename T > lJHU1 gu  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .ZOG,h+8  
  { Ew< sK9[o  
  return fn(pk(t)); 'c7'iDM  
} <z.Y#{p?k  
template < typename T1, typename T2 > $^TxLv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g5& ZXA  
  { p>ba6BDJT  
  return fn(pk(t1, t2)); 4h*c{do  
} %LM2CgH V  
} ; oV/:T\Qn=  
H*.v*ro9_  
K#%@4]jO3  
一目了然不是么? =I.uf   
最后实现bind =67ab_V  
&0*7]Wo*  
5'<J@3B  
template < typename Func, typename aPicker > I]@QhCm0  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) p=XEMVqm  
  { (X?HuWTm  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); po! [Nd&"  
} u Vth&4dh9  
QbJE+m5  
2个以上参数的bind可以同理实现。 }j)][{i*x  
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。 R+*-i+]Q#7  
R@df~  
十一. phoenix uv|RpIve:  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: sB@9L L]&|  
q _INGCJ  
for_each(v.begin(), v.end(), ~0@ uR  
( $x/VO\Z{-  
do_ -<6b[YA  
[ m@i](1*T|  
  cout << _1 <<   " , " l5 T0x=y9!  
] n-he|u  
.while_( -- _1), Dz3~cuVb  
cout << var( " \n " ) BCmKzv  
) NwcRH9};i  
); &W8fEQwa  
|4C5;"Pc  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: <YM!K8hu$  
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 P<CPA7K  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 2RU/oqmR  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ~v@.YJoZ4Z  
)%JjV(:  
HIq e~Vc  
template < typename Cond, typename Actor > FrsXLUY  
class do_while &c^tJ-s  
  { *snY|hF  
Cond cd; %$<v:eMAs  
Actor act; XI '.L ~  
public : tXCgRU  
template < typename T > %oOSmt  
  struct result_1 v t_lM  
  { {,=U]^A  
  typedef int result_type; ,7I    
} ; "]bOpk T  
$ba*=/{[q  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} >~l^E!<i-u  
#[&9~za'"m  
template < typename T > U6F7dT  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2"QcjFW%  
  { *`40B6dEr  
  do sB*!Nf^y  
    { v'Pbx  
  act(t); Nh01NY;  
  } rA|&G'  
  while (cd(t)); '};mBW4z  
  return   0 ; \Ez&?yb/  
} '=+gwe M  
} ; M4n0GWHLy  
Cb6K!5[q]  
* qJHoP;  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). b5#Jo2C`AJ  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 lot;d3}  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 YIs_.CTi  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 t>2EZ{N +y  
下面就是产生这个functor的类: mT>RQ.  
-;O"Y?ME  
[1l OGck[  
template < typename Actor > _n0NE0  
class do_while_actor QuBA'4ht  
  { RNopx3  
Actor act; ' ,1[rWyc  
public : _4 YT2k  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Qoa&]]  
uvRX{q 4  
template < typename Cond > Eb8~i_B-  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 1XpqnyL&  
} ; 3U! l8N2  
!iL6/  
y[/:?O}g4  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 <OrQbrWQa  
最后,是那个do_ h %5keiA  
5S ) N&%  
zCS&w ~  
class do_while_invoker F9>"1  
  { 4,&f#=Y  
public : 1*f/Y9 Z  
template < typename Actor >  O[$XgPM  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const l>6p')F!  
  { t^=S\1"R\  
  return do_while_actor < Actor > (act); ,uD}1 G<u  
} [[O4_)?el  
} do_; ;3iWV"&_A  
Q$5%9  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ^}UFtL i  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ny0]Q@  
最后来说说怎么处理break和continue P=a&>i  
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。 wjTW{Bg~G  
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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