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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ?JqjYI{$  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 #EwK"S~  
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, 8M93cyX  
9O >z4o  
dB)9K)  
k=uZ=tUft*  
  class filler 6"%qv`.Fp  
  { j+>Q#&h9  
public : 1X:&* a"5  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ,ep9V ,+|  
} ; zD_H yGf  
qX@9N=g`#O  
|\{Nfm=:%  
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: QMb^&?;s  
NV~vuC  
wgZrrq/W|  
#: hVF/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); YN^jm  
6Q$BUL}2?  
"_)|8|gN  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 #~e9h9  
G+C} <S}  
"WP% REE!  
1 PIzV:L\  
二. 战前分析 9l l|JeNi  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ~,Mr0  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 5G oK"F0i  
u\w2S4c  
*[ #*n n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); O\JD,w  
  /* --------------------------------------------- */ L5C2ng>  
vector < int *> vp( 10 ); U#"WrWj  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); \CwtX(6.  
/* --------------------------------------------- */ %^U"Spv;  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); kYtHX~@  
/* --------------------------------------------- */ 3.~h6r5-  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Zly-\ z_  
  /* --------------------------------------------- */ U%,;N\:_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); *+W6 P.K  
/* --------------------------------------------- */ ;%!tf{Si  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); '2xcce#  
A?' H[2]w"  
Ff&R0v  
#!1IP~  
看了之后,我们可以思考一些问题: &58 {  
1._1, _2是什么? ? KF=W  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 zM\IKo_"  
2._1 = 1是在做什么? lT3|D?sF  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 "Whwc   
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 pd7O`.3  
?4MSgu  
b.@H1L  
三. 动工 q$|0)}  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: B#Qpd7E+*  
,Q+\h>I  
Dl&PL  
C~{xL>I  
template < typename T > q _19&;&  
class assignment C)U #T)  
  { ,}n=Z  
T value; $\0TD7p  
public : JR!Q,7S2!N  
assignment( const T & v) : value(v) {} k+f1sV[4}  
template < typename T2 > "wC0eDf  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ,cPkx~w0  
} ; wG;}TxrLS  
Z 4\tY^NI  
HE@-uh  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ypgliq(  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment \)p4okpR  
Tw}@+-  
{qY3L8b  
Z(l9>A7!  
  class holder y9=t;qH@|  
  { fYb KmB  
public : sN"p5p  
template < typename T > cO8`J&EK  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ~Ry $>n*/  
  { YomwjKyuP  
  return assignment < T > (t); ful]OLV+  
} =_K%$y*  
} ; b=V)?"e-  
+GRxHuW,  
u):X>??  
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: .L~fFns/  
!&'# a  
  static holder _1; u4go*#  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 x&QNP  
BT&rp%NO6l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5wT' ,U"+  
而不用手动写一个函数对象。 eL>K2Jxq  
5}<.1ab3V  
kqjxJ5  
jK& Nkp  
四. 问题分析 zG& WWc`K  
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。 Vww@eK%5Q  
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。 hdo+Qezu:  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 8yY"x ['  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 =4YbVA+(  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 d,Hf-zJ%~  
.q AQP L  
五. 问题1:一致性 0L3Bo3:k  
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?| c.|sW2/  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 s98: *o3  
qkIA,Kgy  
struct holder MsN2A6|33  
  { &. |;yt%v  
  // /ig^7+#  
  template < typename T > 'DaNR`9  
T &   operator ()( const T & r) const O^QR;<t'  
  { ~EM#Hc,  
  return (T & )r; |[lxV&SD .  
} #o(?g-3  
} ; K8yWg\K  
eZa3K3^  
这样的话assignment也必须相应改动: E9~&f^f  
*so6]+)cU  
template < typename Left, typename Right > &F@tmM~  
class assignment 2dp*>F0L  
  { |THkS@Br  
Left l; 7v4-hfN  
Right r; oT9XJwqnv  
public : cOj +}Hz58  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :O>Nd\UtO  
template < typename T2 > S4@117z5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } >X@.f1/5X  
} ; $=;bccIob  
K284R=j -&  
同时,holder的operator=也需要改动: S[\cT:{OE  
(_s!,QUe  
template < typename T > Q@3ld6y  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const P~b%;*m}8  
  { \k$]GK-  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); cSHtl<UY  
} b{yH4)O  
MO(5-R`  
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。 T^f&58{ 7  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 q(${jz4w  
Nt,]00S\w  
return l(rhs) = r; `qYc#_ELv  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 e2VL/>y`  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ni02N3R  
* (XgUJ q+  
template < typename Tp > XQJV.SVS  
class constant_t `zvT5=*-#  
  { ;Vtpq3  
  const Tp t; %CfTqbB  
public : ES:p^/=*  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} zfT'!kb,(  
template < typename T > "}azC|:5  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const m<VL19o>R  
  { fSb@7L  
  return t; 0$dY;,Q.  
} | Y,X=Ed  
} ; Ni;{\"Gt  
M. UUA?d<'  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 /(}l[jf  
下面就可以修改holder的operator=了 C^ k3*N  
'\3.isTsx  
template < typename T > ?\ i,JJO  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const :O2v0Kx  
  { ^<H#dkECG  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); lVK F^-i  
} 9cHNwgD>v  
1,sO =p)Yg  
同时也要修改assignment的operator() @x\gk5  
cVt$#A)  
template < typename T2 > z@40 g)R2A  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } "\P~Re"EH  
现在代码看起来就很一致了。 Wn)A/Z ^r  
< oG\)!O  
六. 问题2:链式操作 8*X L19N  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 L&F\"q9q71  
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。 UmHb-uk ;  
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。 G;.u>92r|  
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。 kA$;vbm  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct t`/RcAwA  
+vY`?k`  
template < typename T > ?>Ci`XlLr  
struct result_1 J*kzJ{vwy*  
  { nT6iS}h  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; G7#~=W 2M  
} ; s#CEhb  
oML K!]a  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: oHGf |  
E;*TRr><  
template < typename T > [aVJYr2  
struct   ref UEb'E;  
  { Z)>a6s$ih<  
typedef T & reference; i}12mjF  
} ; ;C@^wI  
template < typename T > <. ]&FPJ  
struct   ref < T &> v}t :}M<;  
  { n!,TBCNX  
typedef T & reference; $zH 0$aOx  
} ; :'Kx?Es   
s~'C'B?  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: =*G'.D /*  
&dMSX}t  
template < typename T > H_^u_ %:e  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const N`:b vr  
  { @Pg@ltUd  
  return l(t) = r(t); gG?*Fi  
} x" =q+sA  
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。 Ny<G2! W  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 2n,73$ s  
"uNxKLDB  
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 +m},c-,=$w  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Uv$ u\D+@[  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 WM7/|.HQ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 V'4}9J  
最后的布局是: QxL FN(d  
                Add F#R\Ot,hv  
              /   \ ^vz@d+\Kd  
            Divide   5 dQ"W~ig  
            /   \ xJ.!Q)[  
          _1     3 XsMphZnK  
似乎一切都解决了?不。 :cz]8~i\  
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。 s&hP^tKT  
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。 YA8~O5  
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: g0$k_  
oVgNG!/c0  
template < typename Right > N* -Z Jv  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const bS"M*  
Right & rt) const bME3" e{O  
  { jzw?V9Ijb  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Wuz~$SU  
} qa?y lR"kA  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 U$Z}<8  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 !X_~|5.  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 S!cXc/H-R  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 &d;$k  
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。 TD9`S SpP  
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? P ie!Su`  
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: iB-s*b<`~  
A4x3TW?  
template < class Action > oPBjsQ  
class picker : public Action >c eU!=>  
  { iHB)wC`u  
public : /L^dHI]Q  
picker( const Action & act) : Action(act) {} R MXj)~4.  
  // all the operator overloaded h#nQd=H<g#  
} ; z`SkKn0f Y  
B8Z66#EQ  
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。 U @|_5[nl  
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: @xE Q<g  
4r&~=up]  
template < typename Right > D$;/ l}s?  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 1 doqznO  
  { !C?z$5g  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); rJ>8|K[kt  
} o5uwa{v  
H_^c K  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > WTx;,TNG  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 7&1: ]{_  
Viw3 /K  
template < typename T >   struct picker_maker 3}+ \&[  
  { 3OlY Ml  
typedef picker < constant_t < T >   > result; %s>E@[s  
} ; K#@FKv|("  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > AP%h!b5v  
  { ix;8S=eP~{  
typedef picker < T > result; ! ZEKvW  
} ; 6s;x@g]  
p20Nk$.  
下面总的结构就有了: 3]acfCacC  
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。 Hw? J1#1IE  
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。 LJD"N#c   
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 WyP1"e^ 9  
至此链式操作完美实现。 ~WSC6Bh@9  
1Jt%I'C?  
\N30SG ?o  
七. 问题3 &n|gPp77$  
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。 K9R[ oB]b  
x/~M=][tN  
template < typename T1, typename T2 > 9EEHLx"  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `F#KXk  
  { $)3/N&GXR  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); .;'xm_Gw<  
} \]K-<&f  
43Q&<r$[T  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Ts\7)6|F  
>:=TS"}yS}  
template < typename T1, typename T2 > y4') !e  
struct result_2 l-&f81W  
  { y$ WS;#  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; IX}l)t[:(  
} ; wZ^/-  
99 [ "I:  
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?jF1F!9  
这个差事就留给了holder自己。 k(MQ:9'|  
    Hl#o& *Ui"  
B~^\jRd "  
template < int Order >  m ]\L1&  
class holder; zMa`olTZ  
template <> gVGq  
class holder < 1 > , Le_PJY)  
  { 1||e !W  
public : Z"n]y4h  
template < typename T > _u>+H#  
  struct result_1 ,GK>|gNsb  
  { ' |4XyU=  
  typedef T & result; &rn,[w_F[  
} ; dgO2fI  
template < typename T1, typename T2 > ;,viE~n  
  struct result_2 { Z|C  
  { U}UIbJD*=  
  typedef T1 & result; As"'KR  
} ; Z8m/8M  
template < typename T > 6)W9/V-W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ag3T[}L z  
  { &?~> I[^~  
  return (T & )r; 2-$R@ SVy  
} A) qOJ(OEz  
template < typename T1, typename T2 > pPIH`Iq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |_O1V{Q=  
  { rP*?a~<  
  return (T1 & )r1; zNB G;\ W  
} rIu>JyC"p  
} ; )&*&ZL0  
0hPm,H*Y]  
template <> b7\nCRY  
class holder < 2 > c0tv!PSw  
  { j3$KYf`T}  
public : L:~ "Vw6]_  
template < typename T > #*~#t4S-  
  struct result_1 tf>?;  
  { I+}h+[W  
  typedef T & result; GLEGyT?~  
} ; <}|+2f233+  
template < typename T1, typename T2 > $[IuEdc/  
  struct result_2 6Z7{|B5}Y  
  { 3x eW!~  
  typedef T2 & result; ,b2Cl[  
} ; P.LMu  
template < typename T > #p0vrQ;5f  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,LG6py&aT  
  { K o,O!T.  
  return (T & )r; )~rN{W<s`H  
} YMC*<wXN  
template < typename T1, typename T2 > TN(1oJ:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const waldLb>7D  
  { jeC3}BL }  
  return (T2 & )r2; |R DPx6!V  
} h8Kri}z;M  
} ; a3JG&6-  
A@+pvC&  
Ee d2`~  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Wfz&:J#  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: (;V6L{Rf>  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Y0 Ta&TYZ0  
N =)9O  
return l(i, j) = r(i, j); WL+I)n8~  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) g7rn|<6FI  
c&J,O1){\  
  return ( int & )i; V'^Hn?1^  
  return ( int & )j; ):31!IC  
最后执行i = j; RdRF~~R%  
可见,参数被正确的选择了。 *{/BPc0*  
JT#jJ/^  
f9?\Q'v8  
iG^o@*}a  
S2'./!3yv  
八. 中期总结 2c LIz@  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: DKp+ nq$  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 IC"bg<L,*  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 :q/%uca9  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor +`>Tuz~  
Lk9X>`b#B  
Ru9QQaHE  
DD{-xCCR  
ZxF RE#y~2  
y@Z@ eK3  
九. 简化 B+:/!_  
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。 F !g>fIg  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 -fKo~\Pr  
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: +twl`Z3n  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 xkV(E!O  
  +-*/&|^等 ? Dm={S6  
2. 返回引用。 F,5~a_GP?  
  =,各种复合赋值等 1fUg  
3. 返回固定类型。 BJC$KmGk  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) pY]T3 2  
4. 原样返回。 |C"(K-do  
  operator, ]wb^5H  
5. 返回解引用的类型。 g9C/Oj`I  
  operator*(单目) 0P i+ (X  
6. 返回地址。 W>W b|W  
  operator&(单目) n.is+2t  
7. 下表访问返回类型。 )S"!)\4 b  
  operator[] y``[CBj  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ~j3O0s<gK  
  operator<<和operator>> I(m*%>  
7W[+e&  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Sq22]  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: V9`?s0nn^  
r c++c,=  
template < typename Left > 7]sRHX0o%  
struct value_return t?1 b(oJ  
  { KEfN!6  
template < typename T > A; _Zw[  
  struct result_1 %Yw?!GvL[  
  { gug9cmA/Q7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; uvG' Kx  
} ; VN3 [B eH  
J(>T&G;  
template < typename T1, typename T2 > (}B3df  
  struct result_2 d)>b/0CZ  
  { ibP IT!5c  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; l6_dVK;s  
} ; mP*Ct6628n  
} ; h-.xx 4D  
q!;u4J  
;SgPF:T>Q  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait _.%U}U  
E]O/'-  
下面我们来剥离functor中的operator() w%1-_;.aU6  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Uee(1  
rSa=NpFxLu  
return l(t) op r(t) Nn#;Kjul.  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) *$]50 \W  
return op l(t) 0fJz[;dV>n  
return op l(t1, t2) {h*)|J  
return l(t) op =f?vpKq40  
return l(t1, t2) op , Dab(  
return l(t)[r(t)] tdsfCvF= a  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Na>w~  
@+{F\SD\  
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: 2#(dfEAy  
单目: return f(l(t), r(t)); T' =6_?7K4  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); }  fa  
双目: return f(l(t)); ) 7C+hQe  
return f(l(t1, t2)); MWv(/_b  
下面就是f的实现,以operator/为例 8 =oUE$9  
L1#_  
struct meta_divide 5?Ukf$)x  
  { a>Wr2gPko  
template < typename T1, typename T2 > NTo[di\_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Wl7S<>hg4  
  { Hqtv`3g  
  return t1 / t2; Q@1SqK#-DQ  
} |>RNIJ]  
} ; Bg[_MDWc-P  
6e S~*  
这个工作可以让宏来做: *xjP^y":  
|xF!3GGms  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ;t M  
template < typename T1, typename T2 > \ #KNl<V+c}1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; zR4]buHnE  
以后可以直接用 7p- RPC  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) W&k@p9  
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 "G^TA:O:=  
(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。。。) $h}5cl  
FTr'I82m(  
$<9u:.9xf  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 wPX^P  
~{$c|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &=f?:UZ%  
class unary_op : public Rettype hQ}_(F_H  
  { rog1  
    Left l; bU[_YuJbM  
public : a`8]TD  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Dlpmm2  
+ MD84YR  
template < typename T > O c.fvP^ZD  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h$}PQ   
      { 8A5/jqnqt  
      return FuncType::execute(l(t)); 6{{<+ o  
    } cU-A1W  
/M'd$k"0z  
    template < typename T1, typename T2 > XUKlgl!+.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9 *uK]/c  
      { j0j!oj)7I  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); c%WO#}r|  
    } (@qPyM6~}  
} ; ^|=P9'4Th  
o='A1P  
g ?xD*3 <  
同样还可以申明一个binary_op q 7 <d|s  
$2,tT;50g  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "*t0 t  
class binary_op : public Rettype 1C<d^D_!p  
  { @?3^ Ks_  
    Left l; j RcE241  
Right r; M PDRMGR@i  
public : tjwn FqI  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @HiGc^ X(  
P3]K'*Dyd  
template < typename T > /Jc{aw  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SMIDW}U2S  
      { 8'L:D  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 5'eBeNxM  
    } e@ D}/1~=  
&6C]| 13;  
    template < typename T1, typename T2 > j6EF0/_|e  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ||Owdw|{  
      { 6u#eLs  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); k2$pcR,WM  
    } Y JMs9X~3  
} ; Exqz$'(W9  
]Q ]y*  
K}cA%Y  
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 @2L^?*n=  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 = g &  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Ahl&2f\  
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。 0?8>{!I  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! .`m|Uf#" _  
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。。。 F<4 :P=  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 yNXYS  
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) iAQ[;M 3p  
下面是修改过的unary_op p<H_]|7$7U  
]|eMEN['  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > yQUrHxm  
class unary_op X4 S| JT  
  { nvf5a-C+q  
Left l; i_Q1\_m!  
  w-ald?`  
public : e-P{)L<s5  
|v%$Q/zp&  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} s=-?kcoJ2d  
8 <;.[l  
template < typename T > Yg '(  
  struct result_1 .<>t2,Af  
  { l![79 eFp  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; { 'A 15  
} ; }NwmZ w>_  
Qx E%C  
template < typename T1, typename T2 > (*\&xRY|C  
  struct result_2 ";(m,i f-  
  { ~FYC'd  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; p gLhxc:  
} ; ~s4JGV~R  
89D`!`Ah]  
template < typename T1, typename T2 > nt|n[-}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D[@- `F  
  { 4`#%<G  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); /_cpS q  
} jWxa [ >  
"~=}&  
template < typename T > :/=P6b;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uv$5MwKU  
  { /rD9)  
  return OpClass::execute(lt(t)); OI)k0t^;D  
} hOLlZP+  
=r]_$r%gR  
} ; 8cY5:plK  
}.|a0N 5  
R6;229e  
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 ,:}VbQ:3I  
好啦,现在才真正完美了。 Bt:M^b^   
现在在picker里面就可以这么添加了: %iIr %P?  
r\b$/:y<e  
template < typename Right > ]OKKR/:  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const e jk?If 07  
  { nrpbQ(zI*  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); su\Lxv  
} p,8:(|(  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 _pS)bx w  
ri"=)]  
0\ j)!b  
vy5{Vm".4  
'#lEUlB  
十. bind Jn?ZJZ  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ='eQh\T)  
先来分析一下一段例子 %7TG>tc  
K)`l > o1  
sDHFZ:W  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Fok`-U  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 !qs~j=;y3  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ,`ehR6b  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 S^e e<%-  
我们来写个简单的。 G8W^XD  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 1G,'  
对于函数对象类的版本: 7&|&y SCu  
c_ 1.  
template < typename Func > DoJ3zYEk  
struct functor_trait VelX+|w  
  { P<xCg  
typedef typename Func::result_type result_type; /(A rA=#  
} ; v.H@Ey2  
对于无参数函数的版本: 1,G f;mcQ  
qZ+^ND(I  
template < typename Ret > <m?/yRE K2  
struct functor_trait < Ret ( * )() > QW@`4W0F  
  { +@C|u'  
typedef Ret result_type; qc^qCGy!z  
} ; RT=(vq @  
对于单参数函数的版本: F1zsGlObu}  
3H/4$XJB  
template < typename Ret, typename V1 > <~!R|5sK  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 3HmJixy  
  { RV+0C&0ff  
typedef Ret result_type; 7(= 09z  
} ; {[.<BU-  
对于双参数函数的版本: 'd 6z^Z6  
7j L.\O  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > W[tX%B  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > |b:91l  
  { `~3y[j]kO  
typedef Ret result_type; ! .|\}=[e  
} ; Bl)DuCV  
等等。。。 )[hQK_e]  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy :s OsG&y  
U*6)/.J  
template < typename Func > G+xdh  
struct func_return VlQaT7Q  
  { t<2B3&o1  
template < typename T > v81H!c.*  
  struct result_1 2aUy1*aM  
  { 5 J9,/M0  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @eGJ_ J  
} ; *^&2L,w  
,2YkQ/ >  
template < typename T1, typename T2 > k/ 9S  
  struct result_2 qEoa%O  
  { <X_I`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; tb-:9*2j-  
} ; g0D(:_QXp:  
} ; zLxO\R!d  
*h>KeIB;  
(E*eq-8  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 C"P40VQoo  
VY5/C;0^h  
template < typename Func, typename aPicker > #JH#Qg  
class binder_1 *3A[C-1~.  
  { b!R\u1b  
Func fn; Ok=RhoZZ  
aPicker pk; Uva b*9vX  
public : <Yk#MeiEp  
=;9*gDfD  
template < typename T > KU> $=Rd  
  struct result_1 8_S<zE`Ha  
  { -4&SYCw  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; j~eYq  
} ; EVW{!\8[  
_BV'J92.  
template < typename T1, typename T2 > <= xmJx-V  
  struct result_2 q89#Ftkt  
  { n y7 G  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; wr/Z)e =^3  
} ; )2|'`  
o!`.LL%  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} GB1[`U%  
n1n1 }  
template < typename T > p!MOp-;-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uFM]4v3  
  { :" 9 :J  
  return fn(pk(t)); $6~D 2K  
} }+K SZ,  
template < typename T1, typename T2 > hKq#i8py  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d&: ABI  
  { `B+P$K<X  
  return fn(pk(t1, t2)); yIBT*,4  
} sT"U}  
} ; lHBk&UN'  
#>+O=YO  
opQ%!["N  
一目了然不是么? uV r6tb1  
最后实现bind >t|u 8/P  
C0o 0 l>  
SomA`y+ERn  
template < typename Func, typename aPicker > b !FX]d1~k  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) -4|\,=j  
  { 5Z]zul@+*  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); D2o,K&V  
} ^2L\Y2  
CeD O:J=,  
2个以上参数的bind可以同理实现。 /; ;_l2t  
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。 -POV#1s  
 VP H  
十一. phoenix vd Fy}#X  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: g9> 0N#<  
fZK&h.  
for_each(v.begin(), v.end(), GAONgz|ZI  
( 1!,xB]v1Ri  
do_ ~Zbr7zVn  
[ 1Wd?AyTY,  
  cout << _1 <<   " , " 7%C6hEP/*W  
] Tw BwqQ)t  
.while_( -- _1), 0 e 1W&  
cout << var( " \n " ) D_oGhQYY4  
) ~1xln?Q  
); J%d\ 7  
{ndL]c'v  
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: ]-d:wEj  
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 (uV ~1  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 R)% Jr.U  
那么我们就照着这个思路来实现吧: W99MA5P  
DC4,*a~  
IXYSZ)z  
template < typename Cond, typename Actor > {2<A\nW  
class do_while aBk~/  
  { VT1Nd  
Cond cd; 5y07@x  
Actor act; ))"J  
public : xQV5-VoFC  
template < typename T > >%jQw.  
  struct result_1 ft oz0Vb  
  { jj^{^,z\  
  typedef int result_type; C%8nr8 po  
} ; gJn|G#!  
k,o|"9H  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ?3bUE\p  
~Xi_bTAyAW  
template < typename T > b#%s!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Sc Uh -y_  
  { ?o'!(3`L  
  do &6%%_Lw$  
    { f,GF3vu"  
  act(t); ;O=tSEe  
  } rZ<n0w  
  while (cd(t)); S#+Dfa`8X  
  return   0 ; 2 O\p`,.  
} lA[BV7.=7  
} ;  9?c0cwP?  
( )1\b  
vZj:\geV  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). y.6D Z  
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。 NoS|lT  
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。 QixEMX4<  
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。 L\d"|87lX  
下面就是产生这个functor的类: rlSar$  
4DY\QvW5  
ql, k5.l  
template < typename Actor > #" {wm  
class do_while_actor 4%L`~J4 wr  
  { *Dx&}"  
Actor act; A:$Qt%c  
public :  pv<$ o  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ;Z]i$Vi_r  
LQ T^1|nq  
template < typename Cond > dh r)ra]  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; /wplP+w2  
} ; uan%j]|q%  
1} 1.5[4d  
KF^5 C  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 wZ7Opm<nt  
最后,是那个do_ |F)BKo D  
H_gY)m  
$X1T!i[.X  
class do_while_invoker kSJWXNC  
  { &'{6_-kh  
public : Ne7HPSWiOP  
template < typename Actor > &''lOS|  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const eUP.:(E  
  { zu8   
  return do_while_actor < Actor > (act); ) #G5XS+)  
} TEQs\d  
} do_; \\Ps*HN  
A")F7F31c  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? .Jk[thyU  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 wrw4Uxq  
最后来说说怎么处理break和continue #{-l(016y  
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。 X@l>mAk  
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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