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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda S Rk%BJ? ~  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 \zc R7 5  
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, TuEM  
|BUgsE  
:(\JY?+w   
"x vizvR  
  class filler 84!Hd.H  
  { F{4v[WP)  
public : "BVp37 m;?  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} B Dp")[l  
} ; fTso[r:F.  
Cs(sar:7  
Cv@)tb  
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: \1SC:gN*#  
ah%Ws#&  
mITNx^p4f  
`8S3Y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); e=nvm'[h  
14"+ctq  
z)(W x">  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 p="0Y<2l  
r6nnRN/S=  
x0b=r!Duu  
OLqV#i[K#9  
二. 战前分析 2n$Wey[  
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。 $_iE^zZaU^  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 S43JaSw)  
xr{Ym99E$  
`KN>0R2k  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); x9AFN  
  /* --------------------------------------------- */ ? 3OfiGX?  
vector < int *> vp( 10 ); Fuzb4Df  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); uorX;yekC  
/* --------------------------------------------- */ _3:%b6&Pz  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 6UqAs<c9  
/* --------------------------------------------- */ 3C<G8*4);/  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); - om9 Z0e  
  /* --------------------------------------------- */ [@ev%x,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); /OWwC%tM/  
/* --------------------------------------------- */ ?].MnwYo  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ^~.AV]t|  
OxYAM,F  
5 ty2e`~K  
ZMb+sUK  
看了之后,我们可以思考一些问题: Z[OX {_2]K  
1._1, _2是什么? l'/`2Y1  
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。 a_V\[V{R=  
2._1 = 1是在做什么? GdcXU:J /  
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。 mf3,V|>[\  
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。 IJ&Lk=2E]  
L FkDb}  
@ <{%r  
三. 动工 AU3Rz&~  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Jz~:  
$Yt|XT+!&  
>]pZ;e$  
S )rr  
template < typename T > zQ |2D*W  
class assignment yAryw{(  
  { R\5,H!V9n  
T value; {KNaJ/:>W  
public : \0x>#ygX  
assignment( const T & v) : value(v) {} _i}b]xfM  
template < typename T2 > y\Aa;pL)RQ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 8Y.q P"s  
} ; j*<J&/luYZ  
6[3Xe_  
W|m(Jh[w]  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 IQ @9S  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ]JjS$VMauX  
Q?i_Nl/|  
#\w N2`" W  
ID2->J  
  class holder x.*^dM@V  
  { 7K\v=  
public : Tse#{  
template < typename T > PGJh>[ s  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const a#=d{/ ab  
  { `!vqT 3p,  
  return assignment < T > (t); iz#R)EB/g  
} fA6IW(_bi  
} ; &T,|?0>~=J  
Pp-N2t86#2  
&SE}5ddC7  
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: ]ub"OsXC  
N l@G\_  
  static holder _1; YCD |lL#  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ->b5"{t  
HLW_Y|QaFo  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $&as5z8  
而不用手动写一个函数对象。 @KTuG ?.  
H%O\4V2s  
i wgt\ux.  
lgaSIXDK  
四. 问题分析 HDH G~<s  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 v0\l~_|H  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 rkjnw@x\  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 &s+l/;3  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 uvbVb"\"Yk  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ipwlP|UjQ5  
eTa_RO,x  
五. 问题1:一致性 t(#9.b`W)  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ?}KRAtJ8  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 D5lQ0_IeW  
4/b.;$  
struct holder =x8[%+  
  { ^cYB.oeu  
  // #%"G[B  
  template < typename T > Me .I>7c  
T &   operator ()( const T & r) const }3{eVct#|  
  { <N vw*yA  
  return (T & )r; xsH1)  
} /}m)FaAi  
} ; ;bE/(nz M  
b(0<,r8  
这样的话assignment也必须相应改动: hTtn /j  
Z=]SAK`  
template < typename Left, typename Right > OIP]9lM$nC  
class assignment U!(.i1^n  
  { KoERg&fY  
Left l; 9^}&PEl  
Right r; |`LH|6/  
public : R(wUu#n$  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} nQiZ6[L  
template < typename T2 > B7 s{yb  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } TPN+jK  
} ; KnG7w^  
zgwez$  
同时,holder的operator=也需要改动: aD: #AmbJ  
QF>T)1&J[7  
template < typename T > >jI.$%L$  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const s)E  \  
  { 3k1e  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); GKt."[seV  
} JXc.?{LL  
#LasTN9  
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。 4'O,xC  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 <A,V/']  
y#GHmHeh  
return l(rhs) = r; h5P_kZJ  
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。  lbHgxZ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: aZmN(AJ8v  
WE) *~5  
template < typename Tp > ,CqWm9  
class constant_t 83vMj$P  
  { Cab.a)o  
  const Tp t; al2lC#Sy  
public : ^QS`H@+Z  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ? "I %K%  
template < typename T > `\UY5n72  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const es)^^kGj6f  
  { ,jY:@<n  
  return t; \FsA-W\X  
} %YR&>j k  
} ; hZJ~zx~  
]rv\sD`[  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 E{\CE1*  
下面就可以修改holder的operator=了 q<:8{Y|  
c1Ks{%iA  
template < typename T > ZO<,V  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const \;&;K'   
  { Z}S[fN8  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); /QQRy_Z1)  
} $?56 i4  
Tx.N#,T|  
同时也要修改assignment的operator() 9S%5 Z>  
p~w] ~\  
template < typename T2 > +?*;#=q  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } oP,*H6)i  
现在代码看起来就很一致了。 $S#Z>d*1!  
vfkF@^D  
六. 问题2:链式操作 GQbr}xX. #  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 " aG6u^%  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 SoU(fI[6  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 -qP)L;n  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 VEgtN}  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct [BE_^d5&  
M_E,pg=rWI  
template < typename T > kPX+n+$  
struct result_1 7fR5V  
  { `]5qIKopL  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; tc'iKJ5)  
} ; uY5|Nmiu  
F=qILwd  
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: g7zl5^o3j  
3'uXU<W!  
template < typename T > x {NBhq(4  
struct   ref ;U(]#pW!t  
  { lq9|tt6Z  
typedef T & reference; _m9k2[N!  
} ; (,I:m[0  
template < typename T > "&={E{pQ  
struct   ref < T &> ,!{8@*!=s  
  { 1?.CXq K  
typedef T & reference; ')q0VaohC  
} ; q9vND[BQ  
l!,tssQ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: (u 7Lh>6%  
Xe);LhDC  
template < typename T > 'UX^]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const D|zuj]  
  { X;!*D  
  return l(t) = r(t); j6l1<3j  
} AOg'4  
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。 WR #XPbk  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ?6_]^:s  
!}6'vq  
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 zbFy3-RP  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 8]#FvgX  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 )x!q;^Js9A  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 fn<dr(Dx  
最后的布局是: zLl-{Kk  
                Add iFUiw&  
              /   \ ~u*4k:2H  
            Divide   5 Y7S1^'E 3  
            /   \ __}SHU0R  
          _1     3 5mAb9F8@  
似乎一切都解决了?不。 I;@q`Tm  
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。 %i\rw*f  
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。 .gy:Pl]w  
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: 7Q!ksp  
N #v[YO`.  
template < typename Right > #f(a,,Uu'  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Kii@Z5R_?  
Right & rt) const )Cdw_Yx  
  { h>V6}(~;.  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); BZ\="N#f  
} 7NJl+*u  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 vL_yM  
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。 >4ex5  
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。 f8-`bb  
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。 uVgA <*0  
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。 B\ 'rxbH  
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? ddL3wQ  
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: .+>fD0fW7Y  
tzN9d~JZ  
template < class Action > ;*rGZ?%*  
class picker : public Action w&IYCYK_  
  { 3F, M{'q  
public : &</)k|.A6\  
picker( const Action & act) : Action(act) {} O$z"`'&j#  
  // all the operator overloaded 9L7z<ntn  
} ; (w-"1(  
ot7f?tF2<J  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 P_b5`e0O  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: %(s|  
JRBz/ j  
template < typename Right > ty!DMg#  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const r7VBz_Q  
  { F$>#P7ph\a  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  @mw1__?  
} h<3bv&oI .  
e| C2/U-  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > YQ+8lANC  
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。 0qR#o/~I  
yVzV]&k  
template < typename T >   struct picker_maker eAO@B  
  { lLVD`)  
typedef picker < constant_t < T >   > result; .\H-?6R^  
} ; 4qDa: D"5  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > gD%o0 jt"  
  { (M;d*gN r  
typedef picker < T > result; @<P;F  
} ; MuO(%.H  
oTk\r$4eb  
下面总的结构就有了: 1grcCL q  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 /  !h<+  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 H1~9f {  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 e]1) _;b*  
至此链式操作完美实现。 [)}`w;#  
J%Y-3{TQK  
%eF=;q  
七. 问题3 0dx%b677d  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 CZy!nR!  
0XE6H w  
template < typename T1, typename T2 > u<"-S63+  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3#fg 2  
  { z xgDaT  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); aa]|  
} g:^Hex?Yfd  
M$v\7vBgO!  
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: oeVI 6-_S  
{niV63$m  
template < typename T1, typename T2 > 9-# =xE9'U  
struct result_2 c -~i=C]  
  { JWM4S4yZHR  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ,~=+]9t  
} ; 1jK2*y  
abe5 As r  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? }lkU3Pf1U  
这个差事就留给了holder自己。  1A]   
    gBgaVG  
\= 6dF,V  
template < int Order > Ux);~P`/o  
class holder; aE]RVyG@L  
template <> YFcMU5_F  
class holder < 1 > ;x)f;!e+  
  { it j&L <e  
public : d<_IC7$u>  
template < typename T > >.gT9  
  struct result_1 LK|rLoia:  
  { IjPt JwW`A  
  typedef T & result; 1OFrxSg  
} ; R,hwn2@B  
template < typename T1, typename T2 > LqQ&4I  
  struct result_2 KjV1->r#  
  { 3 lKBwjW  
  typedef T1 & result; ['c*<f" D2  
} ; )P W Zc?M  
template < typename T > wx/*un%2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =, U~  
  { {us#(4O  
  return (T & )r; .A6Jj4`-  
} ,Igd<A=  
template < typename T1, typename T2 > K}dvXO@=|c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8(@(G_skp  
  { bmRp)CYd  
  return (T1 & )r1; Cm6%wAzC  
} > 8!9  
} ; G/Yqvu,2!  
$=!_ !tr  
template <> DvBRK}'  
class holder < 2 > G $iC@,/  
  { /pgn?e'lk  
public : $gcC}tX  
template < typename T > )O6_9f_  
  struct result_1 JW=P} h  
  { pTcN8E&Unz  
  typedef T & result; N9AM% H$7  
} ; d+6-ten  
template < typename T1, typename T2 > 3Yf!H-(\uB  
  struct result_2 lT- LOu|  
  { :}~B;s0M\  
  typedef T2 & result; R`>z>!)  
} ; m^YYdyn]M  
template < typename T > {# TZFB  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const j !rQa^   
  { /HM 0p  
  return (T & )r; 6tT*b@/_o  
} /c52w"WW  
template < typename T1, typename T2 > mT#ebeBaf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6+_qGV  
  { ,wH]|`w  
  return (T2 & )r2; R(cM4T.a  
} ood,k{  
} ; :"~n` Q2[  
"s rRlu  
gK>aR ^*  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ~g|z7o  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: + Awo\;@,  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: HF]|>1WV[  
" midC(rTm  
return l(i, j) = r(i, j); }SBpc{ch  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) GMYfcZ/,K  
Yuqt=\? #  
  return ( int & )i; ^Y+P(o$HM  
  return ( int & )j; xe!6Pgcb  
最后执行i = j; =S}SZYw l  
可见,参数被正确的选择了。 ;UDd4@3`S"  
<aGfQg|554  
=?gDM[t^  
md`"zV  
4 .d~u@=  
八. 中期总结 3YOYlb %j  
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: 7!%xJ!  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 zDx*R3%  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 E)utrO R  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor We*&\e+"T  
]Geg;[ t  
!1cVg ls|  
z)U/bjf  
[BzwQ 4  
F{"4cyoou  
九. 简化 eg Zb)pP  
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。 LyA}Nd]pyq  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 E|l qlS7  
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: l#k&&rI5x.  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Y5?OJO{h"  
  +-*/&|^等 x|`o7.  
2. 返回引用。 :B"Y3~I  
  =,各种复合赋值等 R8![ $mkU  
3. 返回固定类型。 *wD| e K7  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) qrZ*r{3  
4. 原样返回。 ~Ddlr9Ej  
  operator, 0s'H(qE,_  
5. 返回解引用的类型。 WXX)_L$2  
  operator*(单目) MclW!CmJ  
6. 返回地址。 <b$.{&K  
  operator&(单目) IFfB3{J  
7. 下表访问返回类型。 ~s4o1^6L  
  operator[] WG=~GDS>  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 8-cCWo c  
  operator<<和operator>> \GEf,%U<K  
.*W_;Fo  
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。 1DT}_0{0Q  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: l6#ms!e  
*Y/}E X! F  
template < typename Left > i_M0P12  
struct value_return J.^%VnrFO9  
  { 5w$\x+no  
template < typename T > "{"745H5  
  struct result_1 052e zh_  
  { " }oH3L  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; T\b-<Xle  
} ; S"skKh4w  
# )]L3H<  
template < typename T1, typename T2 > w_h}c$;GK  
  struct result_2 Bq4^nDK  
  { O|I)HpG;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; t`oH7)nut  
} ; Kp)H>~cL  
} ; FQW{c3%qZ  
iz @LS  
@=G6fW:  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait %=EN 3>,  
x}B_;&>&"_  
下面我们来剥离functor中的operator() )E>nr Z  
首先operator里面的代码全是下面的形式: R7Z7o4jg  
{$fd?| 9h  
return l(t) op r(t) sm9/sX!  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ngI3.v/R  
return op l(t) _Z{EO|L  
return op l(t1, t2) [oS4W P  
return l(t) op 7wB*@a-  
return l(t1, t2) op '%y5Dh  
return l(t)[r(t)] Is1(]^EE*  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 8 LH\a.>  
aTU[H~dTU  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: "f|xIK`c  
单目: return f(l(t), r(t)); f<;w1sM\  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Wv7hY"  
双目: return f(l(t)); xixdv{M<FF  
return f(l(t1, t2)); v{c,>]@  
下面就是f的实现,以operator/为例 w8iXuRv  
c%x9.s<+1  
struct meta_divide Ehw2o-s^  
  { VAnP3:  
template < typename T1, typename T2 > }8&?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) %ZbdWHO#  
  { (mOL<h[)IP  
  return t1 / t2; 3$f+3/l  
} 3]wV 1<K  
} ; Sk7sxy<F'  
@t{`KB+ ^  
这个工作可以让宏来做: Ouos f1  
)kk10AZV-E  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ?ytY8`PC  
template < typename T1, typename T2 > \ M7gb3gw6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; l?<DY$H 0  
以后可以直接用 X`Jo XNqm  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Ls6C*<8  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 1G<S'd+N  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) s8V:;$ !  
^Gwpx +  
E/@  
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 F!7\Za,  
E]dc4US  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^d@ME<mb  
class unary_op : public Rettype <IO@Qj1*  
  { Iq@&?,W  
    Left l; d.xT8l}sS  
public : h$l`)AH^  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} w\lc;4U   
'_B;e=v`  
template < typename T > \5P 5N]]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Fk`|?pQm  
      { e4LJ3y&z"  
      return FuncType::execute(l(t)); ~c`%k>$  
    } g#lMT%  
L Z}m;  
    template < typename T1, typename T2 > $bFH%EA.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A_g\Fa[jG  
      { 'l $ViNq;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ?h)T\z  
    } V='A;gs  
} ; 4 z^7T  
BG_6$9y  
hdDL92JVg  
同样还可以申明一个binary_op yA~1$sA1  
Zx Ak  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3w}ul~>j  
class binary_op : public Rettype  %m##i  
  { !>\g[C  
    Left l; [L=M=;{4  
Right r; I#/"6%e  
public : {]]#q0|  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} s\e b  
 y7vA[us  
template < typename T > K"cV7U rE  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M^{=&  
      { Ui'*$W]v  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); qRL45[ K  
    } #<d'=R[ AK  
 Y-+JDrK  
    template < typename T1, typename T2 > !NMiWG4R  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \$!D^%~;  
      { :A+}fB IN  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); !b?cY{  
    } {Ga=; 0  
} ; 45H9pY w  
S 59^$  
Q@[(0R1  
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 wW7#M  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 O-!Q~;3][  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) _k#!^AJ}x  
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。 &q +l5L"  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ]IH1_?HgP7  
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。。。 0|ekwTx.  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ,I H~  
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) q4g)/x%nc  
下面是修改过的unary_op {a ]u  
Bm;: cmB0e  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > #u3E{NB  
class unary_op [-Xah]g  
  { 7bQST0 ?  
Left l; sF3@7~m4  
  h)^|VM   
public : Js^(mRv=  
 r}}2 Kl  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} GK [Hs 1/  
T.W^L'L `  
template < typename T > DGg1TUE  
  struct result_1 Rm`P.;%  
  { *y', eB  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; @}pcj2K#  
} ; 9CAu0N5<  
Z29LtKr  
template < typename T1, typename T2 > Vi>P =i  
  struct result_2 R ^ZOcONd-  
  { 'K\H$<CJ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #kE8EhQZ  
} ; 5s@xpWVot  
KwgFh#e  
template < typename T1, typename T2 > +U4';[LG1C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6 X'#F,M  
  { 8#[2]1X^8  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); <[$a7l i  
} )G-u;1rd  
{$ > .I  
template < typename T > lbPn<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y}?PyPz  
  { ].sD#~L_  
  return OpClass::execute(lt(t)); nm_4E8&X  
} Hp5.F>-  
%<8r`BMo  
} ; g~U<0+&yw%  
!tb!%8{~  
=uEpeL~d;+  
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 |nm}E_  
好啦,现在才真正完美了。 H[}lzL)  
现在在picker里面就可以这么添加了: P4.)kK.3q|  
XN{WxcZ  
template < typename Right > [XubzZ9  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ]68 FGH  
  { `jyyRwSoe  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 0|C !n+OK  
} 5>UQ3hWo  
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。 :*^aSPlV  
w#ZzmO  
My Ky*wD  
4* I XBi7%  
R_>.O?U4  
十. bind j\zlp  
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。 u /DE  
先来分析一下一段例子 unKl5A[h  
F1BXu@~e(  
i7cUp3  
int foo( int x, int y) { return x - y;} (nXnP{yb  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 _1mpsY<k  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 FBvh7D.hV  
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 B"Orm.  
我们来写个简单的。 6b$C/  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: s= 5 k7  
对于函数对象类的版本: :U/]*0b  
oI'& &Bt  
template < typename Func > s:_a.4&Y  
struct functor_trait U_;="y  
  { vVIN D  
typedef typename Func::result_type result_type; o|q5eUh=EY  
} ; :U=3*f.{  
对于无参数函数的版本: U@CAQ?  
ofw&? Sk0  
template < typename Ret > H_Va$}8z  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Dsn=fht  
  { 9Kg yt  
typedef Ret result_type; KUK.;gG*Z  
} ; x*RSD,3  
对于单参数函数的版本: [\Nmm4  
mBb3Ta  
template < typename Ret, typename V1 > gat;Er  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > >)G[ww[  
  { -iY-rzW  
typedef Ret result_type; "'@D\e}  
} ; 4;3Vc%  
对于双参数函数的版本: =wW M\f`=  
*W`7JL,  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > '/t9#I@G\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 9v;HE{>  
  { TJZ/lJU  
typedef Ret result_type; 9_F&G('V{a  
} ; 1]5k l J  
等等。。。 _+nk3-yQw  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 6 C O5:\  
mqHH1}  
template < typename Func > U<Qi`uoj!  
struct func_return <8Tp]1z  
  { Eb@**%  
template < typename T > Mis B&Ok`k  
  struct result_1 US3)+6  
  { 9N{?J"ido  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .VNz( s  
} ; (n~fe-?}8  
::'Y07  
template < typename T1, typename T2 > maY.Z<lN  
  struct result_2 l2YClK  
  { 3c7i8b$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6}Tftw$0z  
} ; &A.0(s  
} ; W)J5[p?  
iGz*4^ %  
2Xk;]-T!  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ]!P8{xmb@  
4)k-gKS*  
template < typename Func, typename aPicker > )8rF'pxI  
class binder_1 .9=4Af  
  { M% Rr=  
Func fn; ]s^+/8d=  
aPicker pk; L(cKyg[R  
public : FXn98UFY  
ti6X=@ P:  
template < typename T > ^BRqsVw9  
  struct result_1 IHi[3xf<  
  { 6__!M  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 94dd )/a  
} ; iu*&Jz)D>  
0A~UuH0.  
template < typename T1, typename T2 > dQ-shfTr]  
  struct result_2 \,X)!%6kZ  
  { d0ht*b  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _->+Hjj ^  
} ; }2e s"  
}N(gP_?n  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} CadIu x^  
AkW>*x  
template < typename T > g] }!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B0)|sH  
  { p4k}B. f  
  return fn(pk(t)); +[MHl  
} 7}~w9jK"F  
template < typename T1, typename T2 > ! }e75=x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Jq(;BJ90R  
  { Ug546Bz  
  return fn(pk(t1, t2)); V>Z4gZp5sc  
} 3(t,x  
} ; [a!AK kj  
( >ze{T|  
Z : xb8]y  
一目了然不是么? +_pfBJ_$%  
最后实现bind : 7"Q  
PMbZv%.,-  
u=W[ S)w  
template < typename Func, typename aPicker > 46e?%0(  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) r"{jrBK$  
  { S ;rd0+J  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); b/R7 Mk1  
} :*|Ua%L_  
n YUFRV$  
2个以上参数的bind可以同理实现。 <&) hg:  
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。 Nr$78] o9  
N* &T)a  
十一. phoenix % PB{jo  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 'SlZ-SdR  
~M H ^R1=]  
for_each(v.begin(), v.end(), Udtz zka  
( Cx/J_Ro#  
do_ T"za|Fo  
[ V~/-e- 9u  
  cout << _1 <<   " , " j|Vl\Z&o)  
] x=7:D  
.while_( -- _1), M$@~|pQ<  
cout << var( " \n " ) g&F$hm  
) 5j]!r  
); .$}z</#!  
G93V=Bk=  
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: uyk;]EYjHZ  
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 N1c 0>{  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ~!5Qb{^  
那么我们就照着这个思路来实现吧: bK0(c1*a[e  
@SxZ>|r-|v  
j?|Vx'  
template < typename Cond, typename Actor > 62'9lriQ  
class do_while K.wRz/M& g  
  { Hqs-q4G$  
Cond cd; >%92,hg  
Actor act; q|]CA  
public : <^5$))r  
template < typename T > 'R-\6;3E>9  
  struct result_1 9%NsW3|  
  { FqbGT(QB0  
  typedef int result_type; Yq|_6zbYf  
} ; Ekq(  
jG{?>^  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 5;/q[oXI  
1I69O6"  
template < typename T > *`w>\},su  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A. tGr(r  
  { }UGSE2^1  
  do H#YI7l2  
    { &53,8r  
  act(t); 2Ul8<${c{  
  } psIo[.$rTk  
  while (cd(t)); C|Gk}  
  return   0 ; 7Rtjm  
} W>+`e]z  
} ; 'JdK0w#  
iVeH\a  
9"S iHp\)  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ;g#nGs>  
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。 #U%HG TE0  
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。 v+g:0 C5 (  
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。 \l3z <\  
下面就是产生这个functor的类: ?nL,Otz  
+ (:Qf+:  
G/3T0d+-  
template < typename Actor > ;J+iwS*Z  
class do_while_actor kGnT4R*E  
  { J^#g?RHN>m  
Actor act; \/ri|fm6l#  
public : ;?iu@h  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} @.k^ 8hc  
@?]>4+Oa0  
template < typename Cond > 4*f+np  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ^.@%n1I"5y  
} ; :!CnGKgt  
q!U$\Q&  
Tzj v-9^V  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 K5`*Y@  
最后,是那个do_ k&5T-\q  
|/xA5_-N  
vmNI$ KZM  
class do_while_invoker JBc*m  
  { B<.\^f uS  
public : ,m0 M:!hK  
template < typename Actor > q6E 'W" Q  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 7>r[.g  
  { w1zMY:9  
  return do_while_actor < Actor > (act); Ug0c0z!b  
} A+H8\ew2,  
} do_; =6\^F i  
6Ktq7'Z@  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? `mD!z.`U  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 *a|575e< z  
最后来说说怎么处理break和continue hop| xtai;  
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。 /TB{|_HbW  
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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