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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 7^}Z%c  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 # 2t\>7]  
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, -8J@r2\  
v?'k)B  
 k`zK  
HOI`F3#XI  
  class filler w9?wy#YI  
  { leqSS}KU+  
public : /|^^v DL  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} .c K  
} ; ,UJPLj^  
dufHd  
%[F;TZt  
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: 6E%k{ r  
\e vgDZf  
;Cpm3a t  
<^$b1<@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); GdwHm  
=7Gi4X%  
fH{$LjH(  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 xo3)ds X  
X7!A(q+h  
*VAi!3Rx;  
b<MMli  
二. 战前分析 q:eAL'OkM  
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。 ol>=tk 8}  
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 \shoLp   
SQCuY<mD  
4h@of'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); z@LP9+?dE  
  /* --------------------------------------------- */ 438> )=  
vector < int *> vp( 10 ); Xc<9[@  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 6iS+3+  
/* --------------------------------------------- */ J)~=b_'<  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 4ov~y1Da)  
/* --------------------------------------------- */ 2Nszxvq,  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ?["ZEa  
  /* --------------------------------------------- */  5Ww\h  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 7}?z=LHb3  
/* --------------------------------------------- */ s7gf7 E#Y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); LD"}$vfs  
g[Y$SgJ  
!SNtJi$;v  
p_N=V. w  
看了之后,我们可以思考一些问题: oz r+6z  
1._1, _2是什么? sVf7g?  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 r F - yD1  
2._1 = 1是在做什么? e6/} M3B  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 3<SC`6'?  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 V)@scB|>,  
-M9 4 F  
?q6eV~P  
三. 动工 9]9(o  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: *]k"H`JoFC  
n*|-"'j  
Fs~-exY1  
w/@%xy  
template < typename T > n[7zK'%Dxg  
class assignment YLr2j 7  
  { #.aLx$"a  
T value; 3Pq)RD|hn  
public : rJxT)bR  
assignment( const T & v) : value(v) {} 9tgkAU`  
template < typename T2 > !r,d rb  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } qdZYaS ~  
} ; my0->W%L  
D~,R @7  
T9.gs}B0  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 n*uZ=M_/Q  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Melc -[  
suSIz 7:  
!Hg#c!eOg  
j_g9RmZT  
  class holder F3'G9Xf8Q=  
  { (x!bZ,fu  
public : P$yJA7]j;%  
template < typename T > e4P.G4  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const gA*zFhGVS7  
  { kDQXP p  
  return assignment < T > (t); 2y,wN"qH*  
} ^6n]@4P  
} ; 4]R3*F  
 glUP  
bvKi0-  
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: YWdvL3Bgk,  
_X/`4 G  
  static holder _1; z@j&vW  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 }8e %s;C  
lX7^LB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &3. 8i%  
而不用手动写一个函数对象。 v|z1nD!?]  
,%^0 4sl  
4#uoPkLK  
!{LwX Kf  
四. 问题分析 PGDlSB^O  
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。 k[m-"I%ZFX  
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。 #Ba'k6b  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 3@J wL{C  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 j.*}W4`Q_  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 G_@H:4$3  
bx> D  
五. 问题1:一致性 xcA`W|M  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| zrM|8Cu  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ,`b9c=6;  
#c_ZU\" h"  
struct holder ,\b5M`<c  
  { FS0SGBo  
  // V7<} ;Lzm  
  template < typename T > 7y&`H  
T &   operator ()( const T & r) const %,BJkNV  
  { xOH@V4z:  
  return (T & )r; ^EZoP:x(oE  
} G.8ZISN/  
} ; W:G*t4i  
R<U <Y'Y  
这样的话assignment也必须相应改动: -q27N^A0  
X-)6.[9f  
template < typename Left, typename Right > +$C5V,H ~  
class assignment xe' *%3-v)  
  { ]MyWB<9M  
Left l; [o6d]i!  
Right r; BN0))p  
public : |{(ynZ]R  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z\, w$Ef+  
template < typename T2 > QQJ cvaQ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } FrS>.!OFn  
} ; S_zE+f+ 2  
6IA~bkc}  
同时,holder的operator=也需要改动: OB:G5B`  
&%<G2x$  
template < typename T > ZZUCwczI  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const uWSG+  
  { "cZ.86gG`:  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); AiuF3`Xa  
} 3-0Y<++W3>  
uzOZxW[e  
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。 ul E\>5O4h  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 OLq/OO,w  
Ru/3>n  
return l(rhs) = r; [&$z[/4:8c  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Y|",.~  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: YGB|6p(  
%O-wMl  
template < typename Tp > ev`p!p  
class constant_t Y (Q8P{@(  
  { YAD9'h]d\  
  const Tp t; 3JwmLGj}  
public : m T;z `*  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} f-PDgs   
template < typename T > TA*49Qp  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 'sC{d&c  
  { LYT0 XB)A  
  return t; 'yl`0,3wV  
} .[7m4iJf  
} ; Kgcg:r:  
z[B7k%}  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 YS9|J=!~  
下面就可以修改holder的operator=了 D .E>Y  
-1[ri8t;nV  
template < typename T > `ainJs:B  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const C]}0h!_V  
  { ]0o78(/w2  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); T ^uBMDYe  
} }wn GOr  
|oX l+&u  
同时也要修改assignment的operator() a83o (9  
Bi]%bl>%  
template < typename T2 > iC 2:P~  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } FYzl-7!Y  
现在代码看起来就很一致了。 % nR:Rc!  
7kO 1d{u6b  
六. 问题2:链式操作 K-K+%U  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 %k"-rmW  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 6_XTeu  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 7l?-2I'c  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 `*! .B  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct nRvV+F0#  
F4*f_lP  
template < typename T > 3N?uY2  
struct result_1 Yk }zN_v  
  { O *CKyW_$t  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; kj>XKZL10  
} ; >LLFe~9`g  
h)sc-e  
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: G'!Hc6OZ  
w(VH>t  
template < typename T > 7p|Pv;wp|  
struct   ref y2)~ljR  
  { /@q_`tU  
typedef T & reference; $L(,q!DvH  
} ; B<i1UJ5  
template < typename T > }V 09tK/M  
struct   ref < T &> WFTTBUoH  
  { <[(xGrEZV  
typedef T & reference; )U5AnL  
} ; Dp>/lkk.  
U<Ag=vsZE  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: V;.=O}Lr  
/6g*WX2P1  
template < typename T > nlh%O@,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const o d!TwGX  
  { ,w c|YI)E  
  return l(t) = r(t); ! @|"84  
} zvE]4}VL?  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 n{|~x":9V  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 :[! rj  
Yf|+p65g  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 `g3H; E  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: hX8;G!/  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ~u.CY  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 I~EJctOG  
最后的布局是: /:l>yKI+~  
                Add a&9+<  
              /   \ -K PbA`j+  
            Divide   5 sOv:/'  
            /   \ %<P&"[F]v@  
          _1     3 ^dRB(E}|)  
似乎一切都解决了?不。 ~r+;i,,X  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 kz]qk15w  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 %-> X$,Q :  
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: A=>%KQc?  
dQTJC %]O  
template < typename Right > z;D[7tT  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const DdPU\ ZWR  
Right & rt) const Lk4gjs,V  
  { 1InG%=jLo  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Ea 0 j}  
} o#CNr5/  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 7iT#dpF/A  
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。 RWK|?FD\<  
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。  9/`T]s"  
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。 KftZ ^mk+p  
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。 uK1DC i  
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? 5!-'~W  
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: :(E.sT "R  
b@"#A8M  
template < class Action > FZO}+ P  
class picker : public Action 5V]!xi  
  { WQK ~;GV-  
public : 7;5SK:X%dm  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Xnpw'<~X  
  // all the operator overloaded lh{U@,/  
} ; 9n%vz@X  
Gg8F>y<[R  
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。 l*^c?lp)  
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: u8 Q`la  
M:rE^El  
template < typename Right > 8\P!47'q  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const :;HJ3V;  
  { t,Ss3  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7M7sq-n5z  
} "MOM@4\  
 ]?M3X_Mq  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > N6EG!*  
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。 }}G`yfs}r  
c>mTd{Abi  
template < typename T >   struct picker_maker v4OroG=^  
  { #-W a3P  
typedef picker < constant_t < T >   > result; i_Ol vuy~  
} ; ~U}0=lRVS  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > a'r8J~:jy  
  { |ZC@l^a7  
typedef picker < T > result; x5jd2wS Dx  
} ; g:8k,1y5  
v)1@Ew=Y%  
下面总的结构就有了: O4t0 VL$  
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。 {_C2c{  
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。 }xJ ).D  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 )&Af[m S  
至此链式操作完美实现。 )jm!bR`  
yGj'0c::  
b v5BV  
七. 问题3 Klrd|;C  
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。 YMXhzqj  
@^R6}qJ  
template < typename T1, typename T2 > l  d  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =e*S h0dK  
  { hX4 V}kj  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); [`(W(0U%  
} 3'2>3Y/7Bb  
`cgyiJ  
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: I'[gGK4 F  
p.)IdbC`B  
template < typename T1, typename T2 > '8Wu9 phT  
struct result_2 mH6\8I  
  { x<d2/[(}mT  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ~'lYQ[7  
} ; 8GlRO4yd  
VRE[ vM'  
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? ;2N: =Rv  
这个差事就留给了holder自己。 mM(Z8PA 9-  
    uSQRI9/ir2  
`]F}O \H  
template < int Order > M,w5F5  
class holder; $/J4?Wik  
template <> ;x,yGb`  
class holder < 1 > <*_DC)&7 9  
  { Iw;i ".  
public : ? R!Pf: t  
template < typename T > Y+)qb);  
  struct result_1 NWue;u^  
  { L NS O]\  
  typedef T & result; 7/e25LS!`U  
} ; $&Lw 2 c0  
template < typename T1, typename T2 > '"C& dia  
  struct result_2 W>y >  
  { Bi-x gq'z  
  typedef T1 & result; .VXadgM  
} ; z#HNJAQ#|  
template < typename T > b]5/IT)@O  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const yByxy-~  
  { Mh "iyDGA  
  return (T & )r; <H,E1kGw9  
} jI/#NCKE  
template < typename T1, typename T2 > k|4}Do%;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }y>/#]X  
  { yU|=)p5  
  return (T1 & )r1; fL(_V/p^  
} Q3<ctd\]Y  
} ; l3N '@GO  
'r'+$D7  
template <> Rt.2]eZEJ  
class holder < 2 >  |\FJ  
  { \)M EM=U  
public : 6DVHJ+WTV  
template < typename T > ?G>E[!8ev  
  struct result_1 ;q?WU>c{?  
  { F]GX;<`  
  typedef T & result; Ve\.7s  
} ; BN1,R] *;  
template < typename T1, typename T2 > M#}k@ ;L3  
  struct result_2 ^V0I!&7lx  
  { [hJ ASX9  
  typedef T2 & result; b Bkg/p]  
} ; n,#o6ali>  
template < typename T > ]u|5ZCv0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {VE1c'E"V?  
  { nTv^][  
  return (T & )r; &8HJ4Vj2  
} +8}8b_bgH  
template < typename T1, typename T2 > *RD<*l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~--b#o{  
  { 6 m%/3>q  
  return (T2 & )r2; *#.Ku(C+  
} 9]gV#uF  
} ; #X"fm1  
m$`4.>J  
ffy,ds_7  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 g?rK&UTU  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Ri/D>[  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 6m0- he~  
9Xe|*bT  
return l(i, j) = r(i, j); ZdJQ9y  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) "lA8CA  
Zt \3y  
  return ( int & )i; 04c`7[  
  return ( int & )j; G&q@B`I  
最后执行i = j; N)EJP ~0  
可见,参数被正确的选择了。 +{\b&q_  
!DBaC%TGC  
G LA4O)  
~p{ fl?  
u}-)ywX  
八. 中期总结 v*&WqVg  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 2OwO|n  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ow9Vj$m  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 OouR4  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor _#yd0E  
W]5sqtF;6  
[Qn=y/._r  
r)gtx!bx  
uA%cie  
rsD? ;XzH  
九. 简化 JqK-vvI  
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。 }g"K\x:Z  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 T^@P.zX  
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: `aL4YH-v  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 3J[ 5^  
  +-*/&|^等 Uc0Sb  
2. 返回引用。 ]GiDfYs7%  
  =,各种复合赋值等 o(YF`;OhvS  
3. 返回固定类型。 Lf+3nN  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 6oLZH6fG  
4. 原样返回。 Bg}(Sy  
  operator, 4Y{&y6  
5. 返回解引用的类型。 i}kMo@  
  operator*(单目) {^@qfkZz^  
6. 返回地址。 G3D!ifho.#  
  operator&(单目) qb PC5v  
7. 下表访问返回类型。 <-xu*Fc  
  operator[] +ooQ-Gh  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 cJ#%OU3 p  
  operator<<和operator>> lT+N{[kLt*  
6AKT -r.  
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。 iI@(Bl]  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: `cqZ;(^  
J1d|L|M  
template < typename Left > &Ui&2 EW  
struct value_return e ls&_BPE  
  { ^ oh%Ns  
template < typename T > u4~( 0  
  struct result_1 nE"0?VNW$  
  { M7 gM#bv>L  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; trg&^{D<  
} ; CW@G(R  
&\Yd)#B/  
template < typename T1, typename T2 > 8Og)(BC  
  struct result_2 7WN$ rl5/  
  { EK}QjY[i  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; D,SL_*r{  
} ; ?sbM=oo  
} ; KDYyLkI dr  
C72btS  
C/!8NV1:4  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait B:tGD@  
Ts 3(,Y  
下面我们来剥离functor中的operator() qR8 BS4q_p  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 33w(Pw  
eo'C)j# U  
return l(t) op r(t) b* o,re)Dj  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) jAOD&@z1  
return op l(t) 1~9AQ[]w8  
return op l(t1, t2) (N$$N:ac[t  
return l(t) op G9jlpf5>  
return l(t1, t2) op hionR)R4  
return l(t)[r(t)] Xj;5i Vq  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] k?'PCV  
\:-N<[  
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: ATf{;S}  
单目: return f(l(t), r(t)); W'<cAg?  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?p!+s96  
双目: return f(l(t)); <=&7*8u0+  
return f(l(t1, t2)); G+l9QaFv  
下面就是f的实现,以operator/为例 +ywd(Tuzm  
eE[/#5tK  
struct meta_divide ?mW;%d~]  
  { -cnlj  
template < typename T1, typename T2 > *!x/ia9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) +hd1|qa4  
  { 2`w\<h  
  return t1 / t2; s`"ALn8m  
} .X(ocs$}  
} ; da53XEF&  
~*uxKEH  
这个工作可以让宏来做: w\3'wD!  
{>=#7e-]  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ c}g:vh  
template < typename T1, typename T2 > \ X5eTj  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; s\ i.pd:Q  
以后可以直接用 Ue0Q| h  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 7Om)uUjU4  
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 P;!4 VK  
(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。。。) QprzlxB  
<jRs/?1R  
Gq r(.  
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 ]qk/V:H:  
9 ulr6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > fO{E65uA  
class unary_op : public Rettype B^G{k3]t  
  { @X6|[r&Z  
    Left l; >SZ9,K4Gs  
public : 7w=%aW|  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} S+C^7# lT  
to*<W,I  
template < typename T > ICgyCsZ,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $\@yH^hL  
      { 5PlTf?Ao  
      return FuncType::execute(l(t)); A4W61f  
    } v]HiG_C  
`;R|SyrX  
    template < typename T1, typename T2 > id.W"5+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J8yi#A>+  
      { Wy%F   
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); DqHVc)9  
    } ^y"$k  
} ; =7`0hS<@F  
7a:mZ[Vh  
 Cz_chK4  
同样还可以申明一个binary_op __V6TDehJ$  
;zO(bj>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >AW=N  
class binary_op : public Rettype hrRX=  
  { A fctycQ-  
    Left l; KCed!OJ+  
Right r; hOx">yki  
public : 3f :I<S7  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} U;:,$]+  
+xlxhF  
template < typename T > ~4iI G}Y<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Th%1eLQ  
      { @.X}S "yr  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); b_ |  
    } /-39od0  
tnmuCz  
    template < typename T1, typename T2 > N+PW,a  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?%h JZm;  
      { g~@0p7]Y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); :*!u\lV\  
    } Y2Y2>^  
} ; E#FyL>:.h  
?s5zTT0U>$  
y6o^ Knl  
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 l%A~3  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 }x1mpPND  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) `8TM<az-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。 $E4W{ad2jW  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! K,}"v ;||  
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。。。 sHrpBm&O4  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 (;a O%  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Tf"DpA!_  
下面是修改过的unary_op >M^ 1m(  
[lA[w Cw  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 8P!dk5 ,,O  
class unary_op Sh]x`3 ).  
  { 8Db~OYVJG  
Left l; z[S,hD\w  
  \wNn c"  
public : t{>66jm\R  
c+G: bb%p  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 685o1c|  
38Z"9  
template < typename T > =3oz74O[  
  struct result_1 v mOXB#7W  
  { 9,'5~+7  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8'B\%.+"8e  
} ; \sC0om,  
(`18W1f5W  
template < typename T1, typename T2 > c`X'Q)c&K  
  struct result_2 $YSD%/c  
  { fwAN9zs  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4ij`   
} ; c)SSi@< cv  
[NvEX Td  
template < typename T1, typename T2 > S/d})8~.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Xt= &  
  { ["Q8`vV0WO  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); J5Fg]O*  
} '{cN~A2b4  
dtM@iDljj  
template < typename T > #G.3a]p}"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MQY1he2M  
  { %T6#c7U_  
  return OpClass::execute(lt(t)); ''BP4=r5 n  
} >W'SG3Hmc  
2c%}p0<;|?  
} ; ,0&lag  
:/%Vpdd@  
^ MJGY,r6b  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ;*W]]4fy  
好啦,现在才真正完美了。 u."fJ2}l0X  
现在在picker里面就可以这么添加了: R~ w(]  
[l#WS  
template < typename Right > B@zJ\Ir[  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const R[&lk~a{=  
  { 4!k={Pd  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); fe37T@  
} +H&_Z38n  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 iW"L!t#\|  
rpEFyHorJ  
+zs6$OI]V  
6eDIS|/  
GYO\l.%V5y  
十. bind 7Xad2wXn  
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。 iY|YEi8  
先来分析一下一段例子 GoEIY  
- Ez|  
3Gp4%UT&  
int foo( int x, int y) { return x - y;} w ^<Y5K  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 )i_FU~ LRq  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 INbjk;k  
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。 J82{PfQ"  
我们来写个简单的。 ~2H7_+.#  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Jl]]nO BQ/  
对于函数对象类的版本: kmc9P&  
Q5,@ P?  
template < typename Func > "j a0,%3  
struct functor_trait ZHC sv]l  
  { ImV54h'  
typedef typename Func::result_type result_type; Gr6ma*)y~t  
} ; [BQw$8 +n_  
对于无参数函数的版本: gs8L/veP  
Ox~'w0c,f  
template < typename Ret > #dpt=  
struct functor_trait < Ret ( * )() > <,E*,&0W  
  { 99ha /t  
typedef Ret result_type; 'hek CZZ_I  
} ; ?Nh%!2n  
对于单参数函数的版本: s3+O=5  
gw*d"~A  
template < typename Ret, typename V1 > b(SV_.4,'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > #`p>VXBj!  
  { GVl u4  
typedef Ret result_type; r0 X2cc  
} ; o`77gkLO  
对于双参数函数的版本: *}_/:\v  
7%E1F)%  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > GcU/   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > i `>X5Da5  
  { k( g$_ ]X  
typedef Ret result_type; <y.D0^68  
} ; "q`%d_  
等等。。。 EkL\~^  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy nUd\4;J#  
*b)b#p  
template < typename Func > '!.;(Jo  
struct func_return 6#KI? 6  
  { Dz50,*}J  
template < typename T > 13QCM0#  
  struct result_1 ^z^>]Qd  
  { r/4]b]n  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; P+b^;+\1s  
} ; Oq2H>eW`f  
Iv<9} )2K  
template < typename T1, typename T2 > z;/'OJ[.  
  struct result_2 *SY4lqN  
  { J7\q #]?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; mNeW|3a  
} ; ~d8>#v=Q`  
} ; +E [bLz^  
<dN=d3S  
zOE6;c8 1  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 {6n \532@  
A$F;fCV*  
template < typename Func, typename aPicker > ^97ZH)Ww  
class binder_1 \Zv =?\  
  { dI !/:x  
Func fn; v$i%>tQ\  
aPicker pk; _B1uE2j9  
public : cik@QN<[0  
V[I<9xaE  
template < typename T > -$)Et|  
  struct result_1 A C^[3  
  { pHvE`s"Ea  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; vQ/\BN  
} ; *_QHtZG  
NNE,| :  
template < typename T1, typename T2 > ;iORfUjxrq  
  struct result_2 K D-_~uIF  
  { -(uBTO s  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; BLH=:zb5  
} ; :'dc=C  
1Q J$yr  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} )A0&16<  
 7q:bBS  
template < typename T > oPy zk7{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kVrT?  
  { Mdrv/x{  
  return fn(pk(t)); M=WE^v!b  
} t lERis  
template < typename T1, typename T2 > y|Y3,s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1Kh?JH  
  { 7h]R{_  
  return fn(pk(t1, t2)); Kk98FI0]  
} j_yFH#^W:  
} ; tTFoS[V  
)t0b$<%  
ptv 4v[gQ  
一目了然不是么? y+scJ+<  
最后实现bind E E|zY%  
%gMpV  
H27Oq8  
template < typename Func, typename aPicker > i 9tJHeSm  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) wDhcHB  
  { 'h^DI`  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); $JB:rozE  
} g yQ9Z}  
Kg`x9._2  
2个以上参数的bind可以同理实现。 7=.VqC^  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Z{ Zox[/  
G^ZkY  
十一. phoenix +@u C:3jM  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ^Ai_/! "  
.r|vz6tU?  
for_each(v.begin(), v.end(), fJw=7t-t  
( lq8ko@  
do_ I!7.fuO  
[ PBs<8xBx^  
  cout << _1 <<   " , " g**% J Xo  
] *z"1MU  
.while_( -- _1), `VFl|o#H  
cout << var( " \n " ) ZU.)K>'  
) :ZfUjqRE  
); ,N7l/6  
pd>a6 lI`  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ~R@m!'I k  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor :/[YY?pg-  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 : |*,Lwvd  
那么我们就照着这个思路来实现吧: sHTePEJ_h  
@*"<U]  
/-YlC (kL  
template < typename Cond, typename Actor > /N]Ow  
class do_while &#oZ>`Qu  
  { )4)iANH?  
Cond cd; `;qv}  
Actor act; 31sgf5 s  
public : C$RAJ  
template < typename T > Omh&)|Iql  
  struct result_1 #Wm@&|U  
  { ROt0<^<  
  typedef int result_type; vx5o k1UY  
} ; tbzvO<~  
q\b ?o!# _  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} `?o1cf A  
h NOYFH  
template < typename T > ~sHZh  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &]yJCzo]  
  { Cb%.C;q  
  do BdoC6H  
    { fpK0MS]=b  
  act(t); "p~]m~g  
  } S7NnC4)=-f  
  while (cd(t)); BQul iX&  
  return   0 ; zj$_iB`9  
} `^bvj]>l  
} ; [OoH5dD  
;p#Z:6  
Y\g90  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). rI^~9Rz  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 aC8,Y$>?E`  
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。 u};]LX\E  
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。 $|cp;~ 1  
下面就是产生这个functor的类: !Ir1qt8 T  
enbN0  
(LT\ IJSM  
template < typename Actor > ;vv!qBl|@  
class do_while_actor >uchF8)e|  
  { qtwT#z;Y  
Actor act; ;[OJ-|Q  
public : Fy _<Ui  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} p[@oF5M  
_KM$u>B8  
template < typename Cond > hKH$AEHEU}  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Ss<_K>wk  
} ; d1uG[  
IGK_1@tq  
Y0L5W;iM  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 27*(oT  
最后,是那个do_ >0<KkBH  
Wq{d8|)1  
Hc&uE3=%sL  
class do_while_invoker orQV'  
  { PQ&Q71  
public : wKi}@|0[@  
template < typename Actor > ~^%0V<*-}  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const K?FX<PT  
  { [aWDD[#j~  
  return do_while_actor < Actor > (act); zh{@? k  
} l)i &ATvCE  
} do_; Q/3tg  
 *_ {l  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 5v !DYx  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。  $||ns@F+  
最后来说说怎么处理break和continue i!.I;@  
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。 lC /Hib  
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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