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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda bC&*U|de  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 %i 6i.TF  
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, }\?UmuolQ  
EPkmBru ^  
<#k(g\/R  
n j0!  
  class filler PS7ta?V QC  
  { Db3# ;  
public : ;Hk{bz(  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Y|stxeOC  
} ; H$^IT#  
3\JEp,5  
Xt& rYv  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: dn!#c=  
.?|pv}V  
!,WO]O v  
gn4+$f~w  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); g ]%sX6T  
.EpcMXT%  
mO%F {'  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 > PHin%#  
z3>ldT  
7|bzopLJk  
bh V.uBH  
二. 战前分析 #2{H!jr  
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。 i-Er|u; W  
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 }RvinF:5  
-q'G]}  
X?kw=x{2P  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); KsVN<eR{  
  /* --------------------------------------------- */ 7.}Vvg#G  
vector < int *> vp( 10 ); s_:7dD  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); yUd>EnQna  
/* --------------------------------------------- */ 9 M>.9~  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); &![3{G"+>l  
/* --------------------------------------------- */ ^V,?n@c!  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); _/xA5/V  
  /* --------------------------------------------- */ RKru hF  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); :k&R]bc9  
/* --------------------------------------------- */ 5\S s`#g  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); hc#Sy:T>  
&puPn:_  
+ xYU$e6Z  
{Qv Whf  
看了之后,我们可以思考一些问题: cCa+UTxaJ  
1._1, _2是什么? }3HN $Fwo  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Wl?0|{W  
2._1 = 1是在做什么? |YEq<wbQ  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 xNAX)v3Z  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 we?# Dui  
~[a6  
v_G1YC7TU  
三. 动工 L/*D5k%J  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: =2J^ '7  
-}:; EGUtd  
V)<Jj  
;8Qx~:c  
template < typename T > |[./jg"  
class assignment \%BII>VS  
  { }o,-@R~  
T value; :LrB9Cf$n  
public : v=8sj{g3,3  
assignment( const T & v) : value(v) {} >8;EeRvI  
template < typename T2 > >>nOS]UL  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Nl$b;~ u  
} ; yX7P5c.   
}+] l_!v*  
CqFk(Td9-D  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ^]n:/kZ5"[  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 2e_m>I  
 2-$O$&s.  
wa1Qt  
y\?NB:=%  
  class holder 9@3cz_[J  
  { %r =9,IJ  
public : 0^('hS&  
template < typename T > omu )s '8  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const `En>o~L;  
  { ^7l+ Of b3  
  return assignment < T > (t); 2r^G;,{  
} ;X;q8J^_K_  
} ; nI_UL  
0+{CN|0  
yt+d f0l  
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: [x[ nTIg  
5do49H_  
  static holder _1; $Cnv]1%  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 .(g"(fgF  
eXA@J[- M:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4ux^K:z  
而不用手动写一个函数对象。 }kZ)|/]kn  
&iI5^b-P  
,hSTR)  
/< -+*79G  
四. 问题分析 }Gf9.ACQ  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 89Ch'D  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ioT+,li  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 sD=iHO Am  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 [cso$Tv  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 6^vz+oN  
HRg< f= oz  
五. 问题1:一致性 >xCc#]v&  
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?| AFdBf6/" i  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 8, " 5z_  
n?mV(?N  
struct holder 9.>he+  
  { 4Ai#$SHLm  
  // Lj2Au_5  
  template < typename T > zvOSQxGQ  
T &   operator ()( const T & r) const + 'V ,z  
  { ]@A31P4t|  
  return (T & )r; }cO}H2m  
} kO}Q OL4  
} ; |%$mN{  
jI!WE$dt  
这样的话assignment也必须相应改动: }AG dWt@  
Q@ghQGn#  
template < typename Left, typename Right > -izZ D  
class assignment VMl)_M:'  
  { ]I: h4hgw  
Left l; 0eFvcH:qG  
Right r; M _e^KF  
public : !n3J6%b9y/  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >A.m`w  
template < typename T2 > 2)T.Ci cx  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } +`&-xq76  
} ; M32Z3<  
pxV@fH+`  
同时,holder的operator=也需要改动: Z(c2F]  
5pz(6gA  
template < typename T > }J+ \o~  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 9jf2b  
  { <sor;;T  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); q[ 5&  
} f9a_:]F  
chszP{-@X  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 bM>5=Zox  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ' }T6dS  
wvz_)b N~A  
return l(rhs) = r; + 0 |d2_]E  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 a&C}' e"  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ?TMrnR/d  
Al^h^ 9tJ  
template < typename Tp > ->*'Y;t4  
class constant_t ICm/9Onh&  
  { 4h$W4NJK  
  const Tp t; EF8'ycJk+  
public : HwxME%w  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} VQ/Jz5^  
template < typename T > " "{#~X}  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const `kM:5f+>W  
  { dPb@[k  
  return t; ~9JLqN"  
} HOb0\X  
} ; %y[ t+)!E  
ByivV2qd{  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 56!/E5qgW  
下面就可以修改holder的operator=了 2[~|6 @n  
\{{i:&] H  
template < typename T > R}0xWPt9G  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ;Y%.m3  
  { tWa_-Un3  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); <?Y.w1  
} xa?   
%dDwus  
同时也要修改assignment的operator() ?X~U[dV?  
m$H(l4wB>  
template < typename T2 >  IA{I|g<  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 2 `nOYK  
现在代码看起来就很一致了。 VhX~sJ1%Gp  
 o\-:  
六. 问题2:链式操作 :FWo,fq?:{  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Kn4x _9  
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~v(bK  
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。 F8OE  
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。 1zWEK]2.R  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct :GN7JxD#  
+?y9EZB%  
template < typename T > yGX"1Fb?;x  
struct result_1 X.FFBKjf[e  
  { rF)[ Sed:T  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 1%k$9[!l%  
} ; kdp- |9  
+kZW:t!-  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: #7"*Pxb#A  
ofHe8a8  
template < typename T > 4 t< mX  
struct   ref rh$q]  
  { +5oK91o[y  
typedef T & reference; ^gd[UC-"w  
} ; 2Pic4Z  
template < typename T > jLCZ JSK  
struct   ref < T &> :}3;z'2]l  
  { @ !m+s~~]h  
typedef T & reference; x$;kA}gy  
} ; g4NbzU[I  
r0fEW9wL  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: <ecif_a=m  
m j@{hGP  
template < typename T > } 0x'm  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const !R"iV^?V  
  { _'"$,~ZWY  
  return l(t) = r(t); pqnZ:'V  
} ;nZN}&m   
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。 0zrZrl  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 2-x#|9  
=x^b  
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 OM 4, Sevk  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ~CQTPR  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 >Z&Y!w'A|u  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 *\T ]Z&E"  
最后的布局是: TYN~c(  
                Add jw$[b=sa  
              /   \ w//L2.  
            Divide   5 gbL!8Z1h  
            /   \ LS{t7P9K  
          _1     3 @-G^Jm9~\m  
似乎一切都解决了?不。 .7v .DR>  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 PA<<{\dp  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 =#K$b *#  
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: `2.2; Vk  
oRQJ YH  
template < typename Right >  b@m\ca  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const -3T~+  
Right & rt) const Sz#dld Mz  
  { U6 $)e.FO  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); U3 y-cgE  
} i! DO  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 8e*1L:oB!  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 h4lrt  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ZA Xw=O5  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 V Mb r@9  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 G~fM!F0   
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? LJ+Qe%|  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: mOE%:xq9-  
L-QzC<[F/  
template < class Action > ;!H|0sv  
class picker : public Action 6im!v<1Qx  
  { ~T'Ri=  
public : ^oT!%"\  
picker( const Action & act) : Action(act) {} C)8>_PY[M  
  // all the operator overloaded [6{o13mCWE  
} ; r~U/t~V=D  
Mz#<Vm4  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 +8~C&K:  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 4g}'/  
dyN Kok#  
template < typename Right > qmWn$,ax  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ubZcpqm?Q  
  { /2#1Oi)o  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Ihn+_H u  
} hA!kkNqV  
NsY D~n  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 8fX<,*#I  
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。 ?OFl9%\ V  
=vc8u&L2  
template < typename T >   struct picker_maker `R+I(Cb  
  { \C eP.,<  
typedef picker < constant_t < T >   > result; >Qg 9KGk'  
} ; .,$<waGD  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ]| PDsb"e  
  { By7? <A  
typedef picker < T > result; X cDu&6Dy  
} ; <JNiW8 PG  
jt?.g'  
下面总的结构就有了: /;rPzP4K6  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 S B# Y^!  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ;LjTsF'  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 y_e$W3bON,  
至此链式操作完美实现。 \8e27#PJR  
%pk'YA{M)q  
BJ,9C.|  
七. 问题3 W$bQS!7y  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 H$o=kQN  
{Z^  G]@  
template < typename T1, typename T2 > [;n/|/m,  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r(Vz(  
  { m}oqs0xx  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); GZ@`}7b}  
} ;ZVT[gi*  
'gQ0=6(\  
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: K6s%=.Zi(  
b!J%s   
template < typename T1, typename T2 > Sl7x>=  
struct result_2 ZgD%*bH*B  
  { swGp{wJ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ~?#B(t  
} ; +91j 1?  
VvSe`E*  
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? *eLKD_D`!C  
这个差事就留给了holder自己。 X@ j.$0 eK  
    <g4[p^A  
_>k&M7OU4  
template < int Order > ?0%3~E`l:  
class holder; 1O{(9nNj  
template <> 8uZM%7kI6+  
class holder < 1 > fKYR DGn  
  { _b)=ERBbCo  
public : *`g'*R  
template < typename T > !um~P  
  struct result_1 p6Ie?Gg  
  { -)Zp"  
  typedef T & result; Uzzt+Iwm  
} ; <QcQ.b  
template < typename T1, typename T2 > .nG14i7C  
  struct result_2 6J""gyK.  
  { )5NjwLs  
  typedef T1 & result; tzn+ M0'  
} ; g,61'5\  
template < typename T > gFQ\zOlY8a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const YooP HeQ  
  { Q 2mTu[tx  
  return (T & )r; rT mVHt  
} )oU%++cdo  
template < typename T1, typename T2 > "!F%X%/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 818,E  
  { RNMd,?dj  
  return (T1 & )r1; SE7mn6,%\  
} \a7caT{  
} ; B}U:c]  
P1u(0t  
template <> : FN-.1C  
class holder < 2 > M8{J  
  { {IgL H`@  
public : MX )mm^A  
template < typename T > ;b6h/*;'  
  struct result_1 ALY3en9,  
  { 4A {6)<e  
  typedef T & result; q4y sTm  
} ; )kpNg:2p  
template < typename T1, typename T2 > s'4%ZE2Dr  
  struct result_2 Zk:_Yiki&  
  { qvs&*lBY  
  typedef T2 & result; >f*-9  
} ; "pInb5F  
template < typename T > lh`ZEvt  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const nQaryL  
  { ZR8%h<  
  return (T & )r; q*'-G]tH=  
} \~BYY|UB;W  
template < typename T1, typename T2 > r >;(\_@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const XEe$Wh  
  { # H)\ts  
  return (T2 & )r2; -%)S~ R  
} /:.p{y  
} ; r"&uW !~0  
b'1m 9T780  
%+ : $uk[  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 >*]dB|2  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: f>zd,|)At  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: P|tNmv[;  
3'z L,WW  
return l(i, j) = r(i, j); nIEIb.-  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 4L_AhX7  
n3" @E<rW  
  return ( int & )i; uGU-MC *  
  return ( int & )j; w/, A@fLL  
最后执行i = j; 8I]rC<O6:  
可见,参数被正确的选择了。 VoC|z Rd_  
| <bZ*7G  
E@J}(76VS  
ZE[NQ8  
7:'5q]9  
八. 中期总结 ,:6.Gi)|  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: JE_GWgwdv  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 aHkt K/  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 -,qGEJ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor b`fWT:?=  
ys- w0H  
">v- CSHY  
o\N^Uu  
Egi(z9|Pp  
9ePR6WS4  
九. 简化 r*kz`cJ  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 )u=46EU_  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 U&o ~U] rm  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: hH]oJ}H \  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 t;b1<TLn0  
  +-*/&|^等 5;CqGzgoP  
2. 返回引用。 >>T,M@s-:  
  =,各种复合赋值等 nU23D@l  
3. 返回固定类型。 ?6V U4nK/*  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) /}Ct2w&<k  
4. 原样返回。 T?KM}<$(O  
  operator, },%, v2}  
5. 返回解引用的类型。 V(=3K"j  
  operator*(单目) R,+"^:}  
6. 返回地址。 'NN3XyD  
  operator&(单目) xzb{g,c   
7. 下表访问返回类型。 T!1Np'12zF  
  operator[] W2]%QN=m$  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 r"W<1H u  
  operator<<和operator>> L.x`Jpq(3  
+ %H2;8{F  
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。 :v%iF!+.P  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Q94p*]W"  
ow7*HN*  
template < typename Left > c8oE,-~  
struct value_return +:3p*x%1H  
  { )VeeAu)p  
template < typename T > L"'L@ A|U  
  struct result_1 EASN#VG  
  { 'e*:eBoyb  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 3A'9=h,lVK  
} ; fiQ/ &]|5  
ch)#NHZ9F  
template < typename T1, typename T2 > , L5.KwB  
  struct result_2 ]D@y""{--s  
  { J@RV^2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ?MD\\gN  
} ; tg;AF<VI  
} ; q) !G5j3  
q]DE\*@  
F>ps& h  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait i|N(= Z=  
A&`7 l5~X  
下面我们来剥离functor中的operator() Q32GI,M%B  
首先operator里面的代码全是下面的形式: D' `[y  
DIWcX<s  
return l(t) op r(t) kYu"`_n}  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) v;:. k,E0  
return op l(t) tRXR/;3O  
return op l(t1, t2) 2l}3L  
return l(t) op 0c]3 ,#  
return l(t1, t2) op $Hal]  
return l(t)[r(t)] 24I~{Qy  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] yG:Pg MrB  
"FXT8Qxg  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: '_%`0p1  
单目: return f(l(t), r(t)); /S`d?AV  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); e[%g'}D:-  
双目: return f(l(t)); Ew2ksZ>B]&  
return f(l(t1, t2)); J72 YZrc  
下面就是f的实现,以operator/为例 o%l|16DR  
^w~Utx4  
struct meta_divide ;mXw4_{  
  { B'KZ >jO  
template < typename T1, typename T2 > YvPs   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) |r/4 ({n  
  { \q:PU6q  
  return t1 / t2; }tPI#[cfK  
} F}4jm,w  
} ; Y -G;;~  
K2ry@haN  
这个工作可以让宏来做: oT[8Iu  
-MItZ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Q*caX   
template < typename T1, typename T2 > \ Jtl[9qe#]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 8\rHSsP  
以后可以直接用 pu5-=QN  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 6Ej@;]^^-  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 xyRZ v]K1  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Z{ b($po  
?iaD;:'qE  
S1W(]%0/  
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 -{a&Zkz>V  
v`9n'+h-c6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )Tj\ym-Vl  
class unary_op : public Rettype J2Eb"y>/;  
  { Pt8 U0)i)  
    Left l; Xw<Nnvz6  
public : "~aCW~  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^r0mx{i&  
9 e0Oj3!B  
template < typename T > e"6!0Py#*  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \&5t@sC  
      { CDgu`jj%]  
      return FuncType::execute(l(t)); %yP*Vp,W  
    } ^FN(wvqb8  
\F8*HPM=*  
    template < typename T1, typename T2 > $K*&Wdo  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tJ@5E^'4  
      { exL<cN  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); yXL]uh#b  
    } PH3#\ v.   
} ; [";<YR7iRN  
J;cTEB  
V-%Am  
同样还可以申明一个binary_op gTwxmp.,  
{h *Pkn1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > m@^!?/as  
class binary_op : public Rettype VJ$UpqVm  
  { Ee-yP[2 *  
    Left l; '}$$o1R  
Right r; -%t2_g,  
public : _ya_Jf*  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0s8w)%4$  
ZdY)&LJ  
template < typename T > "R v],O"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -% Z?rn2  
      { 8m;tgMFO  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); kZ3w2=x3v  
    } b{wj4  
%#,EqN  
    template < typename T1, typename T2 > }0?\H)/edP  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]M5w!O!  
      { Q`7.-di  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?O<D&CvB  
    } cN\Fgbt  
} ; {expx<+4F  
smN |r  
#DFfySH)A  
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 OFe?T\dQn  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 /htM/pR  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) f/6,b&l,  
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。 CDTM<0`%  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 2RC|u?+@  
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。。。 8RJ^e[?o(  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 NLA/XZ  
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) W6 U**ir.  
下面是修改过的unary_op [:(^n0%  
_M;M-hk/  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Uc?#E $X  
class unary_op oWo/QNw9  
  { &KS*rHgt?  
Left l; !+# pGSk  
  J"Z=`I)KON  
public : p 3*y8g-  
EFNi# D8s  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} I?_YL*  
3.?kxac  
template < typename T > nVt,= ?_ U  
  struct result_1 U4*Q;A#  
  { ^*=.Vuqy  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 08TeGUjJ  
} ; yMoV|U6  
P 4|p[V8  
template < typename T1, typename T2 > GnzKDDH '  
  struct result_2 ')mR87  
  { jA}b=c  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; U2D2?#  
} ; V"`t*m$  
at-+%e  
template < typename T1, typename T2 > C>:'@o Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~!& "b1  
  { .!pr0/9B  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); %!X|X,b^O  
} U'(@?]2 <G  
"$Mz>]3&q  
template < typename T > jJK`+J,i}X  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q'B2!9=LB  
  { /$ :w8  
  return OpClass::execute(lt(t)); )Z0bMO<  
} *VPj BzcH  
R@8pKCL.  
} ; dRD t.U!T  
b&j}f  
RU_wr<  
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 9_  
好啦,现在才真正完美了。 +xc1cki_{  
现在在picker里面就可以这么添加了: 0<";9qN)6  
(q]_&%yW  
template < typename Right > |r%NMw #y  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const p&nPzZQL(  
  { ;"K;D@xzh]  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); %7y8a`}  
} zG. \xmp  
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。 vk&6L%_~a  
^I CSs]}1  
+'VSD`BR  
Ey#7L M)  
!\ 6<kQg#  
十. bind f"}g5eg+  
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。 ac%6eW0#  
先来分析一下一段例子 7B)m/%>3s  
1z5Oi u  
;#Y'SK  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ?;0w1  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 7a_tT;f;  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 j LS<S_`  
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。 lIUaGz|  
我们来写个简单的。 EIrAq!CA  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ~Bi>T15e  
对于函数对象类的版本: S[ln||{  
Qu;cl/&  
template < typename Func > 'OTQiI^t=  
struct functor_trait * ",/7(  
  { fR$_=WWN>h  
typedef typename Func::result_type result_type; :yi?<  
} ; 9-3, DxZ}  
对于无参数函数的版本: . \t8s0A  
rn9n_)  
template < typename Ret > 6^l|/\Y{  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ?-Zl(uX  
  {  J^V}%N".  
typedef Ret result_type; s ]XZQr%  
} ; J_S8=`f%  
对于单参数函数的版本: $&~moAl  
2t,N9@u=UN  
template < typename Ret, typename V1 > J{!U;r!6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Kt#_Ln_6  
  { M(/ATOJ(  
typedef Ret result_type; W2Ik!wEe&  
} ; "\k| Z  
对于双参数函数的版本: JuKG#F#,  
|W#(+m  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 90[6PSXk  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > [2$mo;E?  
  { ?`lD|~  
typedef Ret result_type; \5iMr[s  
} ; RH}i=  
等等。。。 mfqnRPZ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ;0vCZaEF  
L~+/LV  
template < typename Func > \}Al85  
struct func_return hl]q6ZK!6  
  { /wI"oHZd  
template < typename T > K2> CR$L  
  struct result_1 { )-8P  
  { 3%[;nhbA7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; g2;lEW  
} ; ;p+[R+ )  
[eO^C  
template < typename T1, typename T2 > :;hz!6!  
  struct result_2 7,lnfCm H  
  { C<Z{G%Qm  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; U EjP`  
} ; ;aN_!! r  
} ; 5MCnGg@  
ve]hE}o/}  
dfP4SJqq  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 K0YQ b&*k  
Yu$QL@  
template < typename Func, typename aPicker > uc>":V  
class binder_1 jNvDE}'  
  { ZXIw^!8@/  
Func fn; oo\7\b#Jx  
aPicker pk; $<QrV,T  
public : d%za6=M  
AU1U?En  
template < typename T > E|vXM"zFl  
  struct result_1 [=BccT:b  
  { ,gpZz$Ef(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; rJ)j./c  
} ; W#P`Y< u$  
@-ml=S7;Sz  
template < typename T1, typename T2 > vSu dT  
  struct result_2 KdBpfPny@  
  { >qz#&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Q+oV? S3{  
} ; JC MUK<CG  
V3>tW,z  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 6_s(Kx>j  
|M&4[ka}  
template < typename T > -VeC X]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xg}Q~,:  
  { bksv2@ar  
  return fn(pk(t)); ?I[*{}@n"  
} : eCeJ~&E  
template < typename T1, typename T2 > Sv_Nb>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o "6 2~  
  { N=PSr4  
  return fn(pk(t1, t2)); EE^x34&=  
} kuI~lBWI  
} ; /&c2O X|Z  
o1vK2V  
5X f]j=_  
一目了然不是么? ;I&XG  
最后实现bind j4<K0-?  
Xhq7)/jp  
Mj{w/'  
template < typename Func, typename aPicker > Pa6pq;4St  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) r'`7}@H*  
  { MkL)  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ZfH +Iqd  
} ua)jGif  
m"T}em#   
2个以上参数的bind可以同理实现。 !E_Zh*lgm  
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。 u0GHcpOm  
0k#7LubWZl  
十一. phoenix *a\6X( ~  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 9O -2  
lm6hFvEZ  
for_each(v.begin(), v.end(), &JXb) W  
( ME$J42  
do_ i y8Jl  
[ drMMf[  
  cout << _1 <<   " , " H %c6I  
] z&WtPSyGj  
.while_( -- _1), 'zM=[#!B  
cout << var( " \n " ) LFI#wGhXVk  
) l>MDCqV  
); HhL;64OYa  
{#ynN`tLyF  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: cT(6>@9@  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 2j: 0!%  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 1X[^^p~^  
那么我们就照着这个思路来实现吧: d=n@#|3  
Kv(R|d6Lp  
}DXG;L  
template < typename Cond, typename Actor > =gs-#\%  
class do_while (-g*U#   
  { 8Z0x*Ssk  
Cond cd; @zC6`  
Actor act; d\ 8v VZ  
public : W&=OtN U!  
template < typename T > UrHndnqM  
  struct result_1 +ID\u <?  
  { [lg!*  
  typedef int result_type; vjq2(I)u  
} ; )Xh}N  
o]~\u{o#.  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} d)e mTXB(  
`0N7Gc  
template < typename T > J Cq>;br.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a3>/B$pE  
  { :{#O   
  do 4WJY+)  
    { QYMfxpiC  
  act(t); yo=L1; H  
  } {u/1ph-  
  while (cd(t)); Y@`uBB[  
  return   0 ; >Jmla~A  
} c 3O/#*  
} ; F?|Efpzow?  
2}A)5P*K  
HMCLJ/  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). W|7|XO  
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。 \c -m\|  
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。 Hi A E9  
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。 Vw1>d+<~-)  
下面就是产生这个functor的类: }! EVf  
dgjK\pH`h  
Cjx4vP  
template < typename Actor > ;NR|Hi]  
class do_while_actor !,$#i  
  { 7ocUFY0"  
Actor act; ]*#i_dho7  
public : mUa#sTm  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Ifn|wrx;g  
 d 2d-Mk  
template < typename Cond > $Lr& V~  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 4AS%^&ah  
} ; >U vP/rp  
Jv8:GgSg  
Z0fa;%:  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 B;r_[^  
最后,是那个do_ 3'Y-~^ml|  
^Hv&{r77  
W;Y^(f  
class do_while_invoker M bWby'  
  { =I`S7oF  
public : =mO5~~"W+v  
template < typename Actor > hBjU(}\3  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 6u0>3-[6OD  
  { } Bf@69  
  return do_while_actor < Actor > (act); az F!V  
} `qc"JB  
} do_; ~t)cbF(UO  
]>1Mq,!  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? s/tLY/U/  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Xg C^-A w  
最后来说说怎么处理break和continue f6%k;R.Wz  
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。 9j:]<?D,A  
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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