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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Gt{~u^<  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 glbU\K> >  
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, J)D/w[w  
pPem;i^~  
WBLfxr  
D|} y{~  
  class filler by,"Orpwq;  
  { S-Mn  
public :  k)o D  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} xH!{;i  
} ; ZgVYC4=Q-\  
/DA'p[,  
6 6WAD$8$  
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: Ll\y2oJ  
RZi]0l_A'  
}D j W  
QL%&b\K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); yyb8l l?@a  
NCbn<ojb  
xhLVLXZ9  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 yPL1(i;  
DS0c0lsx  
JJ[.K*dO  
H z&a~  
二. 战前分析 {{w5F2b((%  
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。 gBGUGjVj  
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 ^cB83%<Z  
:t+XW`eQR:  
ZE863M@.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); T!u&r  
  /* --------------------------------------------- */ EUevR/S  
vector < int *> vp( 10 ); u+"3l@Y#  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); \tH^w@j47  
/* --------------------------------------------- */ aE BQx  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); -}Vnr\f  
/* --------------------------------------------- */ RuSKJ,T:9  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Ucr$5^ME  
  /* --------------------------------------------- */ |Y?1rLC  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); HfEU[p7)  
/* --------------------------------------------- */ tJ`tXO  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); w6(E$:#d  
C)66 ^l!x  
E0]B=-  
Y3^UJe7E  
看了之后,我们可以思考一些问题: IGqg,OEAp  
1._1, _2是什么? L ldZ"%P  
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。 s>hNwb/  
2._1 = 1是在做什么? *\><MXx  
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。 8i"v7}  
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。  _dCdyf  
;G_{$)P.o  
CR3<9=Lv>  
三. 动工 YQGVQ[P  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: I~ Q2jg2  
?T]3I.3 2^  
C.`C T7  
FJxg9!%d  
template < typename T > [xW;5j<87  
class assignment LCKCg[D  
  {  1$nlRQi  
T value; \>,[5|GU  
public : ! f!/~M"!  
assignment( const T & v) : value(v) {} 2loy4f  
template < typename T2 > h$ ]=z\=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } fg"]4&`j-  
} ; +P YX.  
Yl}'hRp  
62BT3/~  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 U4`6S43ki  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ;nS.t_UW.  
gp@X(d  
tgk] sQY  
YQ/  
  class holder R.nAD{>h*  
  { dQW=k^X 'U  
public : C]/]ot0%t  
template < typename T > vl1`s ^}R  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const lRb|GS.h/  
  { :De@_m  
  return assignment < T > (t); }XHB7,  
} !j8.JP}!)  
} ; j~DTvWg<Jl  
]/31@RT  
vZhC_G+tGd  
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: Bgw=((p  
?w/i;pp<,  
  static holder _1; V\Q=EsHj   
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 CYkU-  
F_C7S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); PD,s,A  
而不用手动写一个函数对象。  \_GG6  
Vz4 /u|gt  
7I\qEr57  
{nQ?+o3  
四. 问题分析 5pC+*n.  
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。  8kn> ?  
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。 aL?+# j^"  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 K9z 1'k QH  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 6b!F7ky g  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 tNk.|}  
M{(g"ha  
五. 问题1:一致性 HRP  
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?| (}!xO?NA(  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 [Q0n-b,Q  
!UPKy$  
struct holder 7dxe03h  
  { ohLM9mc9  
  // ,$4f#)  
  template < typename T > )-jA4!&  
T &   operator ()( const T & r) const >oD,wSYV~  
  { c\P,ct }>  
  return (T & )r; X%>n vp  
} '.{tE*  
} ; dUvgFOy|P  
G+5_I"`W  
这样的话assignment也必须相应改动: JCe%;U  
^$>Q6.x?*)  
template < typename Left, typename Right > [ :Upn)9  
class assignment 0eMO`8u[A  
  { 0R21"]L_M  
Left l; VWLqJd>tr1  
Right r; 3P, ul*e  
public : )c6t`SBwi  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @XJzM]*w&  
template < typename T2 > 0pfgE=9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } I-glf?F)  
} ; ?R!?}7  
eE=}^6)(*  
同时,holder的operator=也需要改动: ;#)vw;XR  
RA_gj lJi  
template < typename T > dp|VQWCq  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const jV 'u*2&9  
  { "z8iuF  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); y"I8^CA  
} \3bT0^7B  
xU6rZ CqE  
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。 BE$Wj;Q  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 S'  <X)  
fK 4,k:YC  
return l(rhs) = r; [@_IUvf^.  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ~DL-@*&  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: :q>uj5%  
p~A6:"8s`=  
template < typename Tp > h 2QJQ|7a  
class constant_t 7QX p\<7  
  { Jx+e_k$gHO  
  const Tp t; nSSj&q-O  
public : C CDO8  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ;t xW\iy%Z  
template < typename T > xo GX&^=  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const &=.SbS  
  { )k~{p;Ke  
  return t; n/ CP2A  
} SHA6;y+U/~  
} ; 6uu49x_^L4  
p=T6Ix'_2e  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 BD_"w]bqD  
下面就可以修改holder的operator=了 IW>\\&pJ  
8ioxb`U  
template < typename T > Ib}~Q@?2  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const IM(=j  
  { D:56>%y@  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t));  _(_U=  
} Q2LAXTF]y  
xXQW|#X\  
同时也要修改assignment的operator() {P7 I<^,  
_8{6&AmIw  
template < typename T2 > DQy;W  ov  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } .4%6_`E  
现在代码看起来就很一致了。 CubBD+h l*  
FdE9k\E#/)  
六. 问题2:链式操作 IKFNu9*"h  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 lxh}N,  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 _|C T|q  
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。 I AFj_VWC0  
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。 "t >WM  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct +'`I]K>  
$=ua$R4Z+  
template < typename T > jQ X9KwSP  
struct result_1 Egm-PoPe  
  { Y{`hRz`  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; aSM S uX8  
} ; XJguw/[wm  
+rOfQ'lQ  
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: btDPP k'  
q+1SU6x'm  
template < typename T >  0N`'a?x  
struct   ref A5 <T7~U  
  { nK>D& S_!  
typedef T & reference; (@3?JJ]1  
} ; hNL_ e3  
template < typename T > Wg[ThaZ  
struct   ref < T &> ZK?:w^Z  
  { ,/Yo1@U  
typedef T & reference; Lv<)Dur0K  
} ; _n12Wx{  
PESJ7/^E  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: e)Pm{:E  
fK1^fzV  
template < typename T > Vd+5an?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const G&,2>qxK R  
  { EWp'zbWP  
  return l(t) = r(t); NVG`XL  
} IEQ6J}L  
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。 12S[m~L%  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 N,?D<NjXl  
dY$jg  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 *rmwTD"  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: U\`yLsKvH`  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 uTIl} N  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 tg%C>O  
最后的布局是: 1IeB_t  
                Add InfUH8./t  
              /   \ Yvxp(  
            Divide   5 tbq_ Rg7s  
            /   \ >YP]IQ  
          _1     3 a^MR"i>@G  
似乎一切都解决了?不。 gt:Ot0\7  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 (IIOVv 1J  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 =:pN82.G  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: .,( ,<  
J>S`}p  
template < typename Right > bl-t>aO*.V  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 5c+7c@.  
Right & rt) const t.]c44RY  
  { r/B iR0$E  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `^1&Qz>  
} tX.{+yyU  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 3I.0uLjg^  
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。 oQ_n:<3X  
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。 cwKOE?!  
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。 -nKBSls  
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。 J6*B=PX=(  
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? T7!=KE_z  
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: n+;PfQ|  
Bl8&g]dk  
template < class Action > WA79(B  
class picker : public Action sow/JLlbC  
  { Gj(UA1~1  
public : y1zep\-D  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Ea2&7  
  // all the operator overloaded dL!K''24{  
} ; *3We5  
wfc[B;K\  
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。 oO)KhA?y  
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: D:Y `{{  
l5d> YTK+5  
template < typename Right > OJ\rT.{  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const TAn.5 wH9t  
  { w=H4#a?fc  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?G>#'T[  
} M[ZuXH}  
mca9 +v  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Cb/?hT  
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。 @5-+>\Hd^t  
,9;d"ce  
template < typename T >   struct picker_maker -?AaRwZ,  
  { *cn#W]AE  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 7OOod1  
} ; tHo0q<.oX  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 5`3f"(ay/  
  { % 1p4K)  
typedef picker < T > result; |uE _aFQs  
} ; X@7K#@5  
f3]u-e'b  
下面总的结构就有了: YJ{d\j  
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。 1yIo 'i1  
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。 .DkDMg1US  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 L5*,l`lET  
至此链式操作完美实现。  8E!I9z  
TAt9+\'  
,`JXBI~  
七. 问题3 ^D0BGC&&  
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。 "@[xo7T  
;ckv$S[p  
template < typename T1, typename T2 > WPM<Qv L  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XU#nqvS`.  
  { ^(0tNX/XD  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); w5(GRAH  
} Z0e+CEzq  
HG%H@uK  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: /fM6%V=Y  
jdYv*/^  
template < typename T1, typename T2 > |k4ZTr]?  
struct result_2 q61 rNOw_  
  { )>LC*_v  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; r4c3t,L*$I  
} ; OQh36BM  
r4xq%hy  
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? ~;;_POm  
这个差事就留给了holder自己。 O:a$ U:  
    wzMWuA4vX  
xIo7f  
template < int Order > VrokEK*qbY  
class holder; oLn| UWe_  
template <> Te#wU e-|  
class holder < 1 > 'g a1SbA]  
  { IfZaK([  
public : GZc%*  
template < typename T > G\H@lFh  
  struct result_1 @$79$:q N  
  { (t9qwSS8z  
  typedef T & result; Tj{!Fx^H  
} ; 7,e=|%7.  
template < typename T1, typename T2 > Sg<''pUh  
  struct result_2 [<sBnHbvQ.  
  { ++13m*fA  
  typedef T1 & result; ':!;6v|L  
} ; uu>[WFh  
template < typename T > 'eo2a&S2D  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 00G[ `a5  
  { QLH s 3eM  
  return (T & )r; ii*Ty!Sa  
} <!zItFMD[m  
template < typename T1, typename T2 > b}$m!c:<8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const U<r<$K  
  { &fj&UBA  
  return (T1 & )r1; C({L4O#?o  
} kkrQ;i)Z  
} ; zF]hf P0Q  
|l ~BdP  
template <> $}k"wI[  
class holder < 2 > JPUDnPr  
  { ;8g#"p*&  
public : Vb 4Qt#o  
template < typename T > ]'_z (s}  
  struct result_1 &/\0_CoTR\  
  { zPV/{)S  
  typedef T & result; 7B% @f9g  
} ; IFPywL{K  
template < typename T1, typename T2 > F;ONo.v;  
  struct result_2 TL7-uH  
  { ^@)/VfVg  
  typedef T2 & result; VUF7-C*  
} ; ^[%~cG  
template < typename T > J7QlGm,=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Y=3Y~  
  { 1}8e@`G0.]  
  return (T & )r; _k sp;kH?)  
} v!F(DP.)Z  
template < typename T1, typename T2 > Ir\3c9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^s5.jlZr@  
  { l.BSZhO$  
  return (T2 & )r2; 59^@K"J  
} '*3+'>   
} ; iMp)g%Ng  
2 yP#:T/z  
Y\p yl  
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> >。 Lp ]d4"L;3  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ~82jL%-u  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: (rw bF  
xJ&StN/'  
return l(i, j) = r(i, j); h'-TZXs0e1  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 2|%30i,vV  
;*Z w}51  
  return ( int & )i; syZ-xE]}  
  return ( int & )j; b vu` =  
最后执行i = j; yl'~H;su  
可见,参数被正确的选择了。 RycEM|51V  
7OWiG,  
$e*Nr=/  
~4`wfOvO  
2%8N<GW.F  
八. 中期总结 *Nt6 Ufq6  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 4UL-j  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 i2j)%Gc}  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 n)K6Z{x  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor AN~1E@"  
`z=MI66Nl  
<![T~<.  
ZY/at/v  
,OasT!Sr  
sG VC+!E  
九. 简化 MJg^ QVM  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 E>g'!  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ixS78KIr  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: D!m hR?t  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 5;^8wh(  
  +-*/&|^等 ,Xh4(Gn#b  
2. 返回引用。 d=5D 9' +  
  =,各种复合赋值等 Zh(f2urKV  
3. 返回固定类型。 K0E ;4r  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ./g0T{&  
4. 原样返回。 1QN]9R0`#7  
  operator, S$H4xkKs  
5. 返回解引用的类型。 &1[5b8H;+  
  operator*(单目) Zka;}UL&Q  
6. 返回地址。 Zwt!nh   
  operator&(单目) 8% |x)  
7. 下表访问返回类型。 'QV 4 =h`  
  operator[] }%1E9u  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 %d7iQZb>  
  operator<<和operator>> ZbGyl}8ua  
isd[l-wAmf  
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。 LTY.i3  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: R #ZDB]2  
Yj"UD:p  
template < typename Left > X! ]~]%K$y  
struct value_return wk/->Rz  
  { -Qgfo|po  
template < typename T > hW},%  
  struct result_1 7Ow7|  
  { PLY7qM w  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; <^~F~]wnH  
} ; YG8oy!Zl  
WIGb7}egR  
template < typename T1, typename T2 > sooh yK8  
  struct result_2 @fK`l@K  
  { 9BY b{<0tS  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; UB1/FM4~  
} ; ec0vg.>p  
} ; uJO*aA{K  
/Yh([P>  
Ya. $x~  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait u<8Q[_E&  
E.6\(^g  
下面我们来剥离functor中的operator() ~9c9@!RA2  
首先operator里面的代码全是下面的形式: aj,ZM,Ad  
C[pDPx,#:G  
return l(t) op r(t) MQ+ek4  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 5R Hs  
return op l(t) Iu[EUi!"  
return op l(t1, t2) f LW>-O73  
return l(t) op Vg+SXq6G  
return l(t1, t2) op {k*_'0   
return l(t)[r(t)] x -!FS h8q  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ?gtkf[0B|  
Yru[{h8hw`  
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: 4TKi)0 #7  
单目: return f(l(t), r(t)); 6vA5L_  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3pp w_?k  
双目: return f(l(t)); R3PhKdQ"  
return f(l(t1, t2)); +{I\r|  
下面就是f的实现,以operator/为例 'KL(A-}!  
\\qg2yI  
struct meta_divide ?*@h]4+k'  
  { [GuDMl3hC  
template < typename T1, typename T2 > \f  LBw0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) C;5}/J^E  
  { 1fy{@j(W  
  return t1 / t2; =FbfV*K 9  
} E;4a(o]{t  
} ; RFC;1+Jn  
{<2Zb N?  
这个工作可以让宏来做: |$t0cd  
=gIYa  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ wj^I1;lO  
template < typename T1, typename T2 > \ "Pc,+>vh  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; W24bO|>D  
以后可以直接用 ~roHnJ>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) k +Oq$Pi  
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 {dwV-qz  
(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。。。) q T].,?  
l)8V:MK  
-?RQ%Ue  
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 s]iOC6v  
@_Zx'mTI  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6`C27  
class unary_op : public Rettype 7|-xM>L$A  
  { DX"; v J  
    Left l; K*9b `%  
public : WGmCQE[/c  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} CnH R&`  
o FLrSmY)E  
template < typename T > Z|c9%.,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Lvq]SzOw  
      { FQFENq''B  
      return FuncType::execute(l(t)); ej;ta Kzj  
    } pJz8e&wyLM  
I[UA' ~f  
    template < typename T1, typename T2 > k%g xY% 0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J [ H?nX9  
      { r!^\Q7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); F47n_JV!d  
    } i!3KG|V  
} ; _kHpM:;.  
%SGO"*_  
M 9#QS`G  
同样还可以申明一个binary_op p|d9 g ^  
0UJ`<Bfd  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [,^dM:E/  
class binary_op : public Rettype 3 ms/v:\  
  { CD_f[u  
    Left l; \z9?rvT:  
Right r; (;&?B.<\:  
public : R3n&o%$*  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Y:,R7EO{!  
}i&dZTBGW  
template < typename T > dSVu_*y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k~f+LO  
      { +{%(_ <  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); NE3wui1 V  
    } $>=Nb~t!/  
0 '7s  
    template < typename T1, typename T2 > rfRo*u2"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Vb^s 'k  
      { 2^6TrZA7M6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~8t}*oV   
    } l;*lPRoW,  
} ; 1bg@[YN!;  
@$d\5Q(G  
AvE^ F1  
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 i*R:WTw#  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 4~A#^5J  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 6 ]PM!6  
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。 m5w9l"U]H  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 9K46>_TyH  
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。。。 (D m"e`  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ^70.g?(f[  
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) 4Qel;  
下面是修改过的unary_op &ORv bnd6  
z<6P3x|  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > }c4E 2c  
class unary_op :.o=F`W  
  { gAA %x 7  
Left l; ;"Y;l=9_  
  hlFU"u_  
public : R}wwC[{  
d Zz^9:C+  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} p@8krOo`  
qM>OE8c#/  
template < typename T > {Okik}Oh  
  struct result_1 :Q ?J}N  
  { >|/ ? Up  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; on;sq8;  
} ; fsJTwSI["  
'Z2N{65  
template < typename T1, typename T2 > 7lDaok  
  struct result_2 Z"~6yF  
  { ,}IER  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]2\2/~l  
} ; xUo)_P\_  
ys[i`~$  
template < typename T1, typename T2 > |<3Q+EB^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K;y\[2;}e,  
  { OpbT63@L  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2));  TXD^Do5^  
} ]u4>;sa  
?X_0Iy}1  
template < typename T > )_ b@~fC  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '5xuT _  
  { Ec*--]j*c  
  return OpClass::execute(lt(t)); y>7VxX0xi  
} <Xs @ \  
?%dCU~ z  
} ; bpF@}#fT  
|T$a+lHMD  
/[|}rqX(  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug GATP  
好啦,现在才真正完美了。 )| Vg/S  
现在在picker里面就可以这么添加了: b*FU*)<4.  
SEQO2`]e:  
template < typename Right > bm tJU3Rm  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ?mYV\kDt\  
  { j |'# 5H`  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); @%G'U&R{  
} R5NRCI  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 o >Rw}R  
C*{15!d:G  
##`;Eh0a  
U/3e,`c  
nF. ;LM  
十. bind yo?g"vbE  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 U| 41u4)D  
先来分析一下一段例子 0K$WSGB?6j  
UYcyk $da  
dWW-tHv#  
int foo( int x, int y) { return x - y;} PK-}Ldj  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 q-3J.VLJ5H  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 G {pP}  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 kol,Qs  
我们来写个简单的。 'TK$ndy;7}  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: KM_)7?`  
对于函数对象类的版本: []=FZ`4  
} Jdh^t.  
template < typename Func >  '{j\0  
struct functor_trait ]s*[Lib  
  { Bt*&L[&57  
typedef typename Func::result_type result_type; uFrJ:l+  
} ; w>z8c3Dq}  
对于无参数函数的版本: x;ERRK  
aR="5{en{:  
template < typename Ret > {hs2?#p  
struct functor_trait < Ret ( * )() > , `[Z`SUk`  
  { Qe @A5#  
typedef Ret result_type; >tmnj/=&   
} ; S<y>Y  
对于单参数函数的版本: I5TQ>WJbf  
u:AfHZ  
template < typename Ret, typename V1 > .fLiXx  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > vy{rwZ$  
  { x%IXwP0  
typedef Ret result_type; Eo7 _v  
} ; oN&rq6eN  
对于双参数函数的版本: o7c%\v[  
`r~`N`o5A  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > _:ZFCDO  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > E !Oz|q  
  { Z9J =vzsHE  
typedef Ret result_type; ~zE 1'  
} ; *c~'0|r  
等等。。。 3P+4S|@q(4  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 3xmiX{1e  
r%Q8)nEo  
template < typename Func > .\ ;l-U  
struct func_return f7_\).T  
  { ="5k\1W1M  
template < typename T > r/N[7 *i  
  struct result_1 tAb;/tM3I  
  { Njy9JX  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4DQ07w  
} ; bK_0NrXP  
9D{u,Q V  
template < typename T1, typename T2 > l#2r.q^$|  
  struct result_2 #[k~RYS3  
  { eHVdZ'%x  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; r!=]Q}`F  
} ; ;1{iF2jZ:  
} ; %Lh-aP{[e  
u|_LR5S!j  
kz7vbY  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 2cs?("8e%  
aJK-O"0/  
template < typename Func, typename aPicker > S 0R8'Y  
class binder_1 _SMT.lG  
  { }"%!(rx  
Func fn; di]$dl|Wi  
aPicker pk; <_BqpZ^`  
public : SE-!|WR  
^w;o\G  
template < typename T > _qC+'RE3  
  struct result_1 `YFkY^T  
  { yM(_P0  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; #6*V7@9]3|  
} ; ZfFIX5Qd\  
O_r^oH  
template < typename T1, typename T2 > U7nsMD  
  struct result_2 BpQ;w,sefq  
  { pX>ua5Z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7%:??*"~  
} ; q=P f^Xp  
652uZ};e  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} bjM-Hd/K  
K?h[.`}  
template < typename T > (,- 5(fW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t Y:G54d=_  
  { /p"U  
  return fn(pk(t)); g6rv`I $l  
} RE ![O  
template < typename T1, typename T2 > iyA*J CD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4/*]`  
  { E p^B,;~  
  return fn(pk(t1, t2)); Kwy1SyU  
} 3q'K5} _  
} ; +O|_P`HBoI  
]}nu9z<  
v t^r1j  
一目了然不是么? EHH|4;P6  
最后实现bind :@:g*w2K  
 )v${&H  
=ied}a :[  
template < typename Func, typename aPicker > I?f"<5[0  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 0^J*+  
  { (P2[5d|  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); NJ >I%u*  
} tH-gaDj_  
@Djs[Cs<*  
2个以上参数的bind可以同理实现。 vg+r?4Q3  
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。 X tJswxw`K  
^OHZ767v  
十一. phoenix zXj>K3M  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: dj?G.-  
V8-4>H}Cb/  
for_each(v.begin(), v.end(), YH6snC$u  
( I 'x$,s  
do_ Q<z)q<e  
[ * zd.  
  cout << _1 <<   " , " a^@+%?X  
] r`?&m3IOP  
.while_( -- _1), b0y-H/d/}  
cout << var( " \n " ) I|$'Q$m~  
) WEno+Z~=1'  
); TAXd,z N  
F?!FD>L{`  
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: BfX%|CWh  
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 0Wa#lkn$I  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 g;$E1U=R-E  
那么我们就照着这个思路来实现吧: HkW/G[7x&  
lTn;3'  
jeY4yM  
template < typename Cond, typename Actor > ?(]a*~rx  
class do_while l#b:^3  
  { 4+)Z k$E  
Cond cd; 7 2`/d`  
Actor act; ymHKcQ  
public : J=b*  
template < typename T > rU],J!LF  
  struct result_1 ggMUdlU  
  { &Y 'z?N  
  typedef int result_type; `hzd|GmX  
} ; 8^i\Y;6  
5@K\c6   
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} bC6X?m=  
c qv .dC  
template < typename T > L%f-L.9`u  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,K T<4  
  { 6 tX.(/+L  
  do RTA%hCr!  
    { C:Vv!u  
  act(t); yj>) {NcX  
  } e,^pMg~  
  while (cd(t)); }Bd_:#.mw  
  return   0 ; xOhRTxic  
} e!6eZ)l  
} ; "@(58nk  
OO$|9`a  
ACgt" M.3F  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). $\+"qs)  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Tu==49  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 @sN^BX`z  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 X!o@f$  
下面就是产生这个functor的类: bH_I7G&m  
fTTm$,f5N  
FWIih5 3`  
template < typename Actor > [;<<4k(nL  
class do_while_actor wI*Y{J  
  { @ozm;  
Actor act; q Z#!CPHS  
public : <8$Md4r  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} qv.n99?]  
+9TV:T  
template < typename Cond > >)4.$#H  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Il|GCj*N  
} ; ^[0" vtb  
8*vFdoE_oO  
y`({ .L  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 t~q?lT  
最后,是那个do_ ATo}FL 2  
-7&?@M,u  
<H!O:Mf_p  
class do_while_invoker ~bWhth2*  
  { JXL'\De ;  
public : m!;G/s*  
template < typename Actor > >n(F4C-pl  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const TFYw  
  { t]4!{~,  
  return do_while_actor < Actor > (act); J, r Xx:  
} 1}`2\3,  
} do_; rJX\6{V!_  
!F-sA: xq  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? _;#9!"&  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 s88y{o  
最后来说说怎么处理break和continue 2g0K76=Co:  
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。 I-TlrW=t  
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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