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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda m,e1:Nk<  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 IsO'aFK)ln  
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, rS9*_-NH  
7<{Zq8)  
R{.wAH(  
z$p +l]  
  class filler hD58 s"L$  
  { ;B`e;B?1Q  
public : Ks09F}  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} S5RS?ya  
} ; D00rO4~6D%  
e*vSGT$KgL  
{Z;W|w1t  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: \`x'r$CV  
+7+ VbsFG  
"/hs@4{u9  
dQA J`9B  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); t]FFGnBZ  
+u _mT$|T  
y)U8\  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 O3*Vilx  
-tx)7KV-  
=fBJQK2sk  
@6.1EK0  
二. 战前分析 )@Xdr0  
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。 7 pg8kq@  
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 Uy ;oJY  
I}Q3B3Byg  
Fg4eIE-/M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); wr*A%:  
  /* --------------------------------------------- */ /H^bDUC :r  
vector < int *> vp( 10 ); (m3p28Q?  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); [ sz#*IJ  
/* --------------------------------------------- */ : M0LAN  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); .(;k]U P  
/* --------------------------------------------- */ {b/60xl?  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); $if(`8  
  /* --------------------------------------------- */ )'%L#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); a|?CC/Ra  
/* --------------------------------------------- */ . 36'=K  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); OY~5o&Oa  
?vf{v  
7Yj\*N  
UDyvTfh1X  
看了之后,我们可以思考一些问题: y9\s[}c_  
1._1, _2是什么? 1aYO:ZPy  
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。 :'GTCo$3  
2._1 = 1是在做什么? K r]!BI?z  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。  =sG(l  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 2T?t[;-  
Jc9SHCJ  
#_7}O0?c3  
三. 动工 {yVi/*;f^  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: D (qT$#  
jy@}$g{  
pSq\3Hp]Q  
{br4B7b  
template < typename T > =]W{u`   
class assignment 5bmtUIj  
  { )IZ$R*Y{  
T value; # FaR?L![Y  
public : ~n"V0!:'4  
assignment( const T & v) : value(v) {} a3Es7R+S  
template < typename T2 > $ Qg81mu  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } mq'q@@:c  
} ; 6t]oSxN  
P'ZWAxd  
aKCCFHq t!  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 WlZ[9,:p1  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment  ^r ;}6  
o}WbW }&  
3L>V-RPiM  
aeUm,'Y$  
  class holder uX}M0W  
  { by6E "7%  
public : `5e#9@/e  
template < typename T > NqqLRgMOR'  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const z8z U3?  
  {  |k 4+I  
  return assignment < T > (t); >>^c_0"O  
} oF ,8j1  
} ; (:T~*7/"  
VdK-2O(.-  
e1&c_"TOih  
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: 5-u=ZB%p  
RFA5vCG  
  static holder _1; k_}ICKzw1  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 zO)9(%LS  
#On1Q:d  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); L**!$k"{5  
而不用手动写一个函数对象。 4TR:bQZs  
6dq U4  
)sNtw Sl^  
U?|s/U  
四. 问题分析 (Z`Y   
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 +oQ@E<)H  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 M5)6|T  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 =:a 3cr~  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 E?08=$^5%  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 uvA}7L{UO  
:syR4A WM  
五. 问题1:一致性 \D}/tz5~B  
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?| QT%&vq  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 &]z2=\^e  
W=)}=^N0  
struct holder 3U:0,-j"  
  { [BV{=;iD  
  // SxT:k,ji  
  template < typename T > Wdy2;a<\{  
T &   operator ()( const T & r) const SZwfYY!ft0  
  { 0W=IuPDU  
  return (T & )r; c yN_Sg  
} 5jjJQ'  
} ; >) S a#w;  
V l9\&EL  
这样的话assignment也必须相应改动: PVtQ&m$y  
.+[[m$J  
template < typename Left, typename Right > ]m}>/2oSs  
class assignment f4w|  
  { >Xb]n_`  
Left l; * rs_k/2(  
Right r; <<;j=Yy({`  
public : [9+M/O|Vs  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4L5Wa~5\  
template < typename T2 > 6'wP?=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } m&ZdtB|  
} ; *4(.=k  
3{$c b"5  
同时,holder的operator=也需要改动: `pcjOM8u  
6(ja5)sn*  
template < typename T > .)W8 U [  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const DDkO g]  
  { MCYrsgg}  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 45-pJf8F  
} mfx 'Yw*{  
O>k.sO <  
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。 DTr0u}m  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 i,bFe&7J  
'x6Mqv1W  
return l(rhs) = r; "ht2X 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。 7x1jpQ -  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: zxsnrn;|  
aX  ?ON  
template < typename Tp > ~KX!i 8+X  
class constant_t H3b@;&`&  
  { $!fz87-p>  
  const Tp t; J\ 3~  
public : +w}5-8mH&>  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} % mI q,  
template < typename T > beIEy(rA  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ].1R~7b  
  { ^|gN?:fA}  
  return t; 4s$))x9p  
} da 2BQ;  
} ; !A<?nz Uv  
g\jdR_/  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 >eU;lru2Q  
下面就可以修改holder的operator=了 XVI+Y  
XE>XzsnC  
template < typename T > +$<m;@mZ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const *?i~AXJm  
  { n ~ =]/  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); n$~RgCf  
} _|s{G  
2KPXRK  
同时也要修改assignment的operator() k'u2a  
#U6Wv1H{Lp  
template < typename T2 > ;>Kxl}+R  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } *.~M#M 9c  
现在代码看起来就很一致了。 :z^c<KFX  
$T*kpUXH}  
六. 问题2:链式操作 Y#rao:I  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 l[h??C`  
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。 61wGIN2,  
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。 Q04N  
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。 g/T`4"p[H  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct +i K.+B  
,':?3| $c  
template < typename T > pRYt.}/K  
struct result_1 e+&/ Tq'2  
  { a Fl(K\  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; EnfSVG8kB8  
} ; &{7%Vs TB  
W}T$Z  
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: *d)B4qG  
(s \Nm_j  
template < typename T > 58=fT1 B  
struct   ref 7j@TW%FmV\  
  { o 0fsM;K  
typedef T & reference; s3t{freM  
} ; q`qbaX\J3  
template < typename T > =NlAGzv!w  
struct   ref < T &> RJSNniYr7  
  { n!f @JHL  
typedef T & reference; .Z9Bbab:  
} ; GV%ibqOpQj  
`XI1,&Wp7  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 0] 5QX/I  
Z}XA (;ck  
template < typename T > 38JvJR yK}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const FVHEb\Z  
  { +VzR9ksJj  
  return l(t) = r(t); i\N,4Fdor  
} WJ/&Ag1  
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。 HhIa=,VY  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 tn:tM5m  
t*n!kXa  
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 $ABW|r  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: r1t  TY?  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 UF0PWpuO  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 rw58bkh6  
最后的布局是: V>z8 *28S.  
                Add Uv.{=H:  
              /   \ KZ&8aulP  
            Divide   5 0~"{z >s '  
            /   \ \ocJJc9  
          _1     3 ^Z;5e@S  
似乎一切都解决了?不。 0urQA_JC  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 fF<~2MiKw  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 4R}2H>VV%  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: \iO ,y:  
ql^n=+U  
template < typename Right > @#;~_?$?C  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const = q;ACW,z  
Right & rt) const qJrK?:O;  
  { ys09W+B7  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~ M@8O  
} T+Du/ERL  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 *<]ulR2  
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。 Fb.wm   
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。 F d *p3a  
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。 k${25*M!3  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 {ge^&l  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?  O &;Cca  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: Un@dWf6'  
+>Y2luR1  
template < class Action > yP6^& 'I+  
class picker : public Action 7'CdDB6&.  
  { THkg,*;:  
public : }-!0d*I  
picker( const Action & act) : Action(act) {} qgDd^0  
  // all the operator overloaded j%Usui<DL  
} ; +<&_1% 5+  
f6u<.b  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 p~BEz?e  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: [Vc8j&:L  
h 5<46!P  
template < typename Right > RMDzPda.  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const !CY: XQm  
  { q\/ph(HF  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 'H zF/RKh  
} 5{L~e>oS9  
<0T|RhbY   
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 6 -N 442  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 (gQP_Oa(  
Rcc9Tx(zvQ  
template < typename T >   struct picker_maker 2V:`':  
  { \0). ODA(  
typedef picker < constant_t < T >   > result; *3d+ !#;rG  
} ; +d>?aqI\A  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ^|hlY ]Ev  
  { 58V`I5_  
typedef picker < T > result; n#|ljC  
} ; Nu/wjx$b  
B/0Xqyu  
下面总的结构就有了: =+DfIO  
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。 f; w\k7 #  
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。 +DU^"q=  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 [0qe ?aI  
至此链式操作完美实现。 i}[cq_wJ  
) [+82~F  
";yey]  
七. 问题3 Py y!B  
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。 tp*.'p-SI  
:m]H?vq] \  
template < typename T1, typename T2 > T\?$7$/V  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .o8Sy2PaV  
  { ?I{L^j^#4  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); \| &KD  
} N?`V;`[  
WPI<SsLd  
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: . |%n"{  
f$ 9O0,}%O  
template < typename T1, typename T2 > ``4e&  
struct result_2 ;x%"o[[>  
  { :y'EIf  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; EM QGP<[  
} ; \Kr8k`f  
`,QcOkvbC  
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? _t&` T  
这个差事就留给了holder自己。 @QteC@k  
    0v+ -yEkw  
2,aH1Xbex  
template < int Order > y^Uh<L0M  
class holder; Kv0V`}<Yc  
template <> lg"aB  
class holder < 1 > 5.1z9[z  
  { <yl%q*gls  
public : z_93j3 #  
template < typename T > O,6Wdw3+-3  
  struct result_1 MH=7(15R  
  { ;NU-\<Q{  
  typedef T & result; `6$|d,m5  
} ; )Zf1%h~0r  
template < typename T1, typename T2 > 0vX4v)-^u  
  struct result_2 xt_:R~/[  
  { {Y-~7@  
  typedef T1 & result; 0FSNIPx  
} ; "i#aII+T  
template < typename T > % IHIXncv[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "!+gA&  
  { {ETM >  
  return (T & )r; Z _Wzm!:  
}  J3`0i@  
template < typename T1, typename T2 > :of(wZa3Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Hz\@#   
  { m/z,MT74*J  
  return (T1 & )r1; w 5 yOSz  
} u 3^pQ6Q  
} ; b9-IrR4h  
XNgcBSD  
template <> i.k7qclL`  
class holder < 2 > F~q(@.b  
  { 1U% /~  
public : {{jV!8wK  
template < typename T >  ^M{,{bG  
  struct result_1 JIhEkY  
  { y];-D>jk  
  typedef T & result; C];P yQS  
} ; wBcoh~ (y  
template < typename T1, typename T2 > !_vxbfZO  
  struct result_2 SE'!j]6jI  
  { Z\?2"4H  
  typedef T2 & result; N_I KH)  
} ; Cb1w8l0  
template < typename T > D"J',YN$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  g5 T  
  { 0z'GN#mT5  
  return (T & )r; f(Y_<%  
} /a'1 W/^2  
template < typename T1, typename T2 > N0H=;CIQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const V"m S$MN  
  { &\1n=y  
  return (T2 & )r2; Jy5sZ }t[  
} u<Y#J,p`e  
} ;  =*&[K^  
l|=4FIMD  
+LF#XS@  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Hs*["zFc  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: T]\c2U  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: TP"cEfs x  
3w</B- |nQ  
return l(i, j) = r(i, j); tLBtE!J$[  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) =A.$~9P  
Y8zTw`:V  
  return ( int & )i; #0>xa]S  
  return ( int & )j; >~SS^I0  
最后执行i = j; r/2= nE  
可见,参数被正确的选择了。 5?lc%,-&  
^Jp,&  
)V\@N*L`ik  
TWzLJ63*  
1h&`mqY)L.  
八. 中期总结 IdQ./@?  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: X/yq<_ g  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 p&h?p\IF  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 z Fo11;*D  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor f<NR6],}  
X*QS/\  
P( hGkY=(  
X_]rtG  
BH">#&j[  
O2?C *  
九. 简化 1@DC#2hPr  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 9@lWI  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 KNUK]i&L  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: v1TFzcHl<  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 <eoie6@3  
  +-*/&|^等 |^6{3a  
2. 返回引用。 dE7S[O  
  =,各种复合赋值等 ^U }k   
3. 返回固定类型。 t:2v`uk  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) u= NLR\  
4. 原样返回。 Ax;=Zh<DAv  
  operator, 1z? }'&:  
5. 返回解引用的类型。 l4>^79**  
  operator*(单目) m1l6QcT1  
6. 返回地址。 U[@y 8yN6M  
  operator&(单目) CIjc5^Y2  
7. 下表访问返回类型。 `ePC$Ovn  
  operator[] !y= R)k  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 -QrC>3xZR  
  operator<<和operator>> V)j[`,M:  
-L1785pB85  
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。 A*EOn1hN  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Rff F:,b  
wDJ`#"5p{  
template < typename Left > ']r8q %  
struct value_return ''y.4dvX  
  { u^1#9bAW8  
template < typename T > KJA :;   
  struct result_1 v1 .3gzR  
  { g8W,Xq+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; DxJ;C09xNa  
} ; ]:P7}Kpb  
Yc:%2KZ"  
template < typename T1, typename T2 > (N7 uaZ?Z  
  struct result_2 V!W.P  
  { qCV<-o  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; |' Fe?~P`  
} ; S#7YJ7 K"N  
} ; ^"WV E["  
0!T`.UMI  
YmziHns`b  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait b:m+I  
5 4gr'qvr  
下面我们来剥离functor中的operator() -U d^\Yy  
首先operator里面的代码全是下面的形式: o~Se[p  
, NSf  
return l(t) op r(t) .Pb-{!$Ni  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Qp>leEs]+6  
return op l(t) g !'R}y  
return op l(t1, t2) >|$]=e,Z  
return l(t) op l<6u@,%s  
return l(t1, t2) op @(3F4Z.i%.  
return l(t)[r(t)] >f(?Mxh2  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] T@ c~ql  
0 j.K?]f)h  
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: E}@C4pS  
单目: return f(l(t), r(t)); " kDiK`i  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); J2YQdCL  
双目: return f(l(t)); z3o i(  
return f(l(t1, t2)); 3k Ci5C  
下面就是f的实现,以operator/为例 (l{vlFWd  
'! [oLy  
struct meta_divide *g/klK  
  { |#oS7oV(  
template < typename T1, typename T2 > /*K2i5&X  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) #B `?}a=  
  { o NtFYY  
  return t1 / t2;  : T*Q2  
} BOs/:ZbK0W  
} ; LG #^g6P  
kv+%  
这个工作可以让宏来做: sV\_DP/l  
C]`uC^6g  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ *l2`- gbE  
template < typename T1, typename T2 > \ l/eF P  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; @~3--  
以后可以直接用 O$Rz/&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) d9N[f>  
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 !?2)a pM  
(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。。。) T$4{fhV \  
zWHq4@K  
(]|h6aI'}  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 x9_mlZ  
bc)>h!'Y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2hh8G5IaQ  
class unary_op : public Rettype iOE. .xA:  
  { @:lM|2:  
    Left l; nM,:f)z  
public : ']_2@<XW)  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} v}B%:1P4  
Gw M:f/eV  
template < typename T > \br!77  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q;h.}N8W  
      { ZnG.::&:  
      return FuncType::execute(l(t)); 2MkrVQQ9g  
    } i?00!t  
O%b byR2  
    template < typename T1, typename T2 > 9t`;~)o  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +H)'(<  
      { P3M$&::D-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); &Y@i:O  
    } dC11kq qj  
} ; Dk1& <} I  
_;lw,;ftA  
>lI7]hbIs  
同样还可以申明一个binary_op i\R0+ O{  
@6u/)>rI  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3h:j.8Z  
class binary_op : public Rettype .3!Wr*o  
  { lu8G $EQI  
    Left l; Z\&f"z?L  
Right r; 8@3K, [Mo  
public : 1{}p_"s>  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} q z)2a2C  
2RiJm"   
template < typename T > G6SgVaM  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,75)  
      { B#sCB&(  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); NOb`)qb  
    } f/Gx}x=  
3Ax'v|&Hg  
    template < typename T1, typename T2 > o%d TcoCN  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mHD_cgKN  
      { WT *"V<Z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); R@e'=z[%1  
    } AGBV7Kk  
} ; exRw, Nk4  
7DB_Z /uU  
,_z79tC{s  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 { U4!sJSl1  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 XLh)$rZ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) b)w cGBS  
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。 X/_I2X  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! n<?U6~F&~  
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。。。 qxL\G &~  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 7 qKz_O  
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) !_I1=yi  
下面是修改过的unary_op spK8^sh  
bcIae0LZ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > iL/c^(1  
class unary_op s%[F,hQRk  
  { |/.J{=E0K  
Left l; 5Qgu:)}  
  2"/MM2s  
public : l#)X/(?;  
{UiSa'TR1b  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} r(,U{bU<  
HC`0Ni1  
template < typename T > 5Xy(za  
  struct result_1 ;(Yb9Mr)z  
  { Ky3mz w|  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2& Q\W  
} ; WM bkKC.{J  
/:|vJ|dJ  
template < typename T1, typename T2 > >P6"-x,["  
  struct result_2 Ee>VA_ss  
  { dQ:,pe7A  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; z]7 WC  
} ; r>mBe;[TX  
u6iW1,#  
template < typename T1, typename T2 > #^FM~5KK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +qi& ?}  
  { 'nmGHorp  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 4.A^5J'W  
} q^X7x_  
w,|@e_|J  
template < typename T > ns[/M~_r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5eAZfe%H  
  { aq,1'~8XR  
  return OpClass::execute(lt(t)); xC76jE4  
} 0TN28:hcD  
so))J`ca)  
} ; u=`H n-(  
.1QGNW  
,0'G HQWz$  
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 c r=Q39{  
好啦,现在才真正完美了。 gC7!cn  
现在在picker里面就可以这么添加了: `Fqth^RK?p  
G':3U  
template < typename Right > 5D s[?  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const t~2oEwTm  
  { f\&X$g  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); pyEQb#  
} 2- iY:r  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 !$)reaS  
HZrA}|:h  
J+D|/^  
Y;w|Fvjj+  
44CZl{pt  
十. bind [8ZDMe  
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。 jaS<*_~#R  
先来分析一下一段例子 ammi4k/  
fe .=Z&  
c!w[)>v  
int foo( int x, int y) { return x - y;} +.cpZqWn3  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 }n)0}U5;0  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 fy+5i^{=  
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。 g-3^</_fZ  
我们来写个简单的。 +'F;\E  
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&{DJmD  
对于函数对象类的版本: #.8v[TkKq  
 lKbWQ>  
template < typename Func > )x-b+SC  
struct functor_trait s,R:D).  
  { T CT8OU|  
typedef typename Func::result_type result_type; 74^v('-2  
} ; Iv6 lE:)  
对于无参数函数的版本: FDo PW~+[  
txEN7!  
template < typename Ret > 0 kJ8H!~u  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Y e0,0Fpw  
  { lHiWzt u  
typedef Ret result_type; ~[H8R|j "  
} ; h!tpi`8\z  
对于单参数函数的版本: 2EgvS!"  
@@R Mm$  
template < typename Ret, typename V1 > }L0 [ Jo:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > (bm^R-SbB  
  { MqJTRBs%  
typedef Ret result_type; Zo UeLU  
} ; B*/!s7c.  
对于双参数函数的版本: eKLvBa-{@  
}6Pbjm*  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > AA\)BNM  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > t 7Y*/v&P(  
  { @9^OHRZX  
typedef Ret result_type; w4fKh  
} ; j"Jf|Hq $  
等等。。。 |E~c#lV  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy mG)5xD  
[kg^S`gc#  
template < typename Func > qV=:2m10x  
struct func_return ):N#X<b':  
  { la;*>  
template < typename T > d&3"?2 IQ  
  struct result_1 ,#;hI{E  
  { MkW=sD_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; V7,dx@J-  
} ; cvcZ\y  
&mX_\w /%  
template < typename T1, typename T2 > 8K4^05*S   
  struct result_2 Zk`y"[J  
  { =A!oLe$%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /? %V% n  
} ; I`{3I-E  
} ; xLed];2G  
%P}H3;2  
%OoH<\w w  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 kA=5Kc  
kq| !{_  
template < typename Func, typename aPicker > ")KqPD6k  
class binder_1 !-MY< '  
  { `BmnXWMgx  
Func fn; YCRE-5!  
aPicker pk; y`9#zYgqA  
public : zS:2?VXxq  
$WIE`P%  
template < typename T > (IV\s Y  
  struct result_1 NL]_;\ h  
  { 1 b 7jNkQ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; b |:Y3_>  
} ; "{8j!+]4i  
JuZkE9C,${  
template < typename T1, typename T2 > Mbc&))A  
  struct result_2 qu^g~"s  
  { #^$_/Q#C  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]R Ah['u|  
} ; 1IoW}yT  
_1[Wv?  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} brp3xgQ`]  
DpggZ|J  
template < typename T > )bM,>x  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const + yI$4MY  
  { ]Ea-MeH  
  return fn(pk(t)); JDf>Qg{  
} 7:B/ ?E  
template < typename T1, typename T2 > 3;buC|ky  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A+^okT37r  
  { {m!5IR  
  return fn(pk(t1, t2)); 0{vT`e'  
} +a39 !j 1_  
} ; gcnX^[`S  
* WV=Xp  
.xqi7vVHZ  
一目了然不是么? nA0%M1a  
最后实现bind .@fA_8  
mrr]{K  
]I)ofXu]  
template < typename Func, typename aPicker > L\UPM+tE  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) X<5fn+{]S:  
  { MWme3u)D  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); %}(` ?  
} JPn)Op6  
x^@oY5}cr  
2个以上参数的bind可以同理实现。 N!c FUZ5]  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 e".=E ;o`  
S3M!"l  
十一. phoenix ?L\"qz%gP  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 6=n|Ha  
0g30nr)  
for_each(v.begin(), v.end(), f I=G>[  
(  dwk%!%  
do_ tC|?Kl7  
[ i.'"`pn_  
  cout << _1 <<   " , " U',C-56z  
] msxt'-$M  
.while_( -- _1), 6yy%_+k*  
cout << var( " \n " ) .v(GVkE}  
) wH8J?j"5>  
); ,=\.L_'  
?o[h$7` o6  
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: $F^VtCx2&  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor F%<*a,m6g  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 M~\dvJ$cH  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ATqblU>D  
O|sk "YXF  
O)`L( x  
template < typename Cond, typename Actor > :+6W%B  
class do_while q83^?0WD  
  { `E1G9BbU  
Cond cd; C jf<,x$  
Actor act; 6HZtdRQF  
public : FB wG3x  
template < typename T > ~qQZhu"  
  struct result_1 L9O;K$[s  
  { |` ~ioF  
  typedef int result_type; O`0r'&n  
} ; D2}^TIg  
@]q^O MLY  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Bc.de&Bxz_  
K?J_cnJ`  
template < typename T > ,z.l#hj,{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2Snb+,o2  
  { KO=$Hr?f;  
  do G+N1#0,q  
    { 1iY4|j;ahV  
  act(t); iO?AY  
  } #WZat ?-N  
  while (cd(t)); {!D(3~MI  
  return   0 ; /%g9g_rt#  
} \_O#M   
} ; "<+~uz  
(Ff}Y.4  
g,]o+nT  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ViiJDYT>E<  
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。 yVnG+R&  
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。 !*Is0``  
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。 MoN0w.V  
下面就是产生这个functor的类: lGr=I-=  
pC:YT/J  
n[0u&m8  
template < typename Actor > ;>mM9^Jaf  
class do_while_actor ( jU $  
  { -9FGFBm4]  
Actor act; ld ]*J}cw  
public : :0:Tl/))  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ?'0!>EjY"  
eMnK@J  
template < typename Cond > mP\V.^  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; .F8[;+  
} ; Lo'pNJH;$  
1v|-+p42  
[-*&ZYp  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 d^A]]Xg  
最后,是那个do_  7qy PI  
z*h:Nt%.  
2j8GJU/L  
class do_while_invoker iH4LZ  
  { iV/I909*''  
public : rs?Dn6:;B  
template < typename Actor > =gI41Y]  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const OJpfiZ@Q_  
  { [TOo 9W  
  return do_while_actor < Actor > (act); chL1r9V)v  
} E>s+"y  
} do_; zQulPU  
>fWGiFmlk  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 3!l>\#q6  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 9{OO'at?  
最后来说说怎么处理break和continue 6Yn>9llo}=  
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。 )9"^ D  
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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