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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda r@aFB@   
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ZN^Q!v  
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, V-57BKeDz  
( ;q$cKy  
4"@yGXUb  
'_8Vay~  
  class filler N !:&$z-  
  { = 8n*%NC  
public : Im =E?t  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} &Jz%L^  
} ; Q_S fFsY  
3? "GH1e  
oc.x1<Nd  
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: dc* #?G6^  
UNJ|J$T]  
<?eZ9eB  
4*]`s|fbu  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ;lldxS  
>:Ec   
-J:vYhq|g  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 &o(? }W  
l6RJour  
:iJ= 9  
<W1!n$V ]  
二. 战前分析 hH~Z hB  
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。 7)YU ;  
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 EC7o 3LoND  
\y=,=;yv  
e_e|t>nQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); mGX;JOjZ  
  /* --------------------------------------------- */ 59LIK&w  
vector < int *> vp( 10 ); &'Ch[Wo]H  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); XyhdsH5%3!  
/* --------------------------------------------- */ wTLHg2'y^  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); `S2=LJ  
/* --------------------------------------------- */ |Ia46YS  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ;tj_vmZ@R  
  /* --------------------------------------------- */ "dt3peH  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); F!U+IztZ   
/* --------------------------------------------- */ /lUb9&yV  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ,}[,]-nVx  
/[mCK3_  
Q8O38uZ  
6sntwT"?  
看了之后,我们可以思考一些问题: )g-*fSa  
1._1, _2是什么? <[*s%9)'9  
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。 b`IC)xN$  
2._1 = 1是在做什么? SYyH_0N  
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。 rv^j&X+EH  
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。 *fx<>aK  
$`i&\O2*  
@$aCUJ/mE  
三. 动工 IV\@GM:ait  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: s)>]'ii  
SFuzH)+VO  
E~24b0<7  
mu*wX'.'  
template < typename T > Z)HQlm  
class assignment 5(,WN  
  { sUA)I%Q!  
T value; om(#P5cSM;  
public : 1m&(3% #{  
assignment( const T & v) : value(v) {} UrgvG, Lt  
template < typename T2 > }/6jom9U?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ~-,<`VY  
} ; - Q,lUP  
5dhRuc  
F3?v&  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 V&gUxS]*  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment :Y"f .>  
4ed( DSN  
qsJo)SA  
\2T@]!n  
  class holder X(/W|RY{@  
  { >kd2GZe^_J  
public : FG'1;x!  
template < typename T > i~4:]r22  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ,cS|fG  
  { >XA#/K  
  return assignment < T > (t);  N3E=t#n  
} o zv><e#  
} ; Lq yY??\@  
_m@QeO'yh  
K'y;j~`-  
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: jn]{|QZ  
)@Ly{cw   
  static holder _1; Iu%S><'+  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 CFVe0!\  
&a O3N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #[2]B8NZ  
而不用手动写一个函数对象。 #Ez>]`]TB  
BK,= (;d3  
Y6V56pOS  
2@=JIMtc  
四. 问题分析 a(bgPkPP  
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。 "=HCP,  
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。 :H6Ipa  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 <V9L AWeS  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 9Y~A2C  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 <s  $~h  
d!8`}L:=M  
五. 问题1:一致性 W0X?"Ms|a  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 7\5;;23N4  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 =d`,W9D  
p9Ks=\yvL  
struct holder 7` &K=( .  
  { m"NZ;*d'  
  // |nB2X;K5~  
  template < typename T > \DpXs[1  
T &   operator ()( const T & r) const 8hGp?Ihu  
  { |0dmdrKD  
  return (T & )r; #R@{Bu=C  
} ? %F*{3IP  
} ; (`xhh  
?> }bg  
这样的话assignment也必须相应改动: 2\W[ ItxL0  
]V?\Qv/.=  
template < typename Left, typename Right > ](:aDHa  
class assignment q*,];j/>k  
  { YcT!`B   
Left l; &ciU`//`  
Right r; ]k5l]JB  
public : 8I3"68c_a  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} jCxw|tmgq  
template < typename T2 > q@H?ohIH  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } nUD)G<v  
} ; NFv9%$l-  
]_@5LvI  
同时,holder的operator=也需要改动: W& w -yZ  
pX+`qxF\  
template < typename T > r1 )Og  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const R6*:Us0\FJ  
  { Pqi>,c<&mL  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); noV]+1#"V  
} =.f]OWehu.  
(@>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。 x<4-Q6'{S  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 nJNdq`y2  
T dlF~ca|  
return l(rhs) = r; Oe5=2~4O  
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。 1@im+R?a  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Pl9/1YhD/  
'/G.^Zl9  
template < typename Tp > wz<YflF  
class constant_t + v{<<  
  { @;!s"!~sv  
  const Tp t; "JT R5;`w  
public : ggIz) </  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} uAwT)km {  
template < typename T > );'8*e'  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const C A VqjT7  
  { ^W{+?q'  
  return t; 0ZlF#PJA  
} ]^uO3!+  
} ; dnSjXyjFB  
Ni7~ Mjjt  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 9K-=2hvv  
下面就可以修改holder的operator=了 ;<O Iu&,*  
3~iIo&NZ  
template < typename T > |9$K'+'  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const t 5g@t0$  
  { wK!4:]rhG  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 8&\<p7}=h  
} l1 fP@|  
`D6Bw=7  
同时也要修改assignment的operator() p(fYpD  
S;[9 hI+  
template < typename T2 > (hEqh nnm`  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } X!KjRP\\  
现在代码看起来就很一致了。 VQI  
9 N[k ?kUZ  
六. 问题2:链式操作 c$ya{]a  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ov.7FZ+  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 6&5p3G{%0  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 I4.^I/c(  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 5B)Z@-x2  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct I@76ABu^  
zc%#7"FM  
template < typename T > sS7r)HV&GI  
struct result_1 3R>U^ Y  
  { dOh`F~ Y)e  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; EW7heIT$  
} ; tQ=M=BPZ  
rf?Q# KM\W  
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: Nz %{T  
`uo'w:Q  
template < typename T > SO^:6GuJ  
struct   ref <1cYz\/ !M  
  { *J&XM[t  
typedef T & reference; LT']3w  
} ; l( /yaZ`  
template < typename T > a/Z >-   
struct   ref < T &> K"B2 SsC  
  { \q(DlqTqs  
typedef T & reference; H}5zKv.T  
} ; k\rzvo=U  
Rl@k~;VV  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: xrd@GTaI  
{W*_^>;K  
template < typename T > H.cN(7LXm  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const G41 gil6k  
  { [9| 8p$  
  return l(t) = r(t); {eo4J&as  
} N'[bA  
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。 jp?;8rS3  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 *<Yn  
/<,LM8n  
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 MM8@0t'E  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: R%B"Gtl)  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 L>VZ-j  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 DA;,)A&=Q  
最后的布局是: oU[Ba8qh  
                Add y8=p;7DY  
              /   \ s8 S[w   
            Divide   5 jSNUU.lur  
            /   \ szW_cjS  
          _1     3 b/65Q&g'  
似乎一切都解决了?不。 (T+fO}0  
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。 wn2+4> |~p  
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。 @=4K%SCw  
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: Q[?O+  
rK 9  
template < typename Right > [gI;;GW  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ClZ:#uMbN  
Right & rt) const 0Yk@O) x  
  { k1Cx~Q)XC  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); xdw"JS}  
} k=">2!O/  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 6M^P]l  
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。 baJ(Iy$XT  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 T;!7GW4E ?  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 pt[H5  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 MR:GH.uM:  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? mqxgrb7  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: T4MB~5,i  
~gU.z6us  
template < class Action > >b9nc\~  
class picker : public Action ]*b}^PQM^  
  { )Lt|]|1B{  
public : )\fAy  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Zq wxi1  
  // all the operator overloaded '@OqWdaR  
} ; "o" ujQ(v  
4wfT8CL  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 TTB1}j+V6  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ?S&pq?   
022nn-~  
template < typename Right > 2ZHeOKJ-  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 3u]#Ra~5  
  { fu3~W  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,=o)R,[  
} P=v 0|Y*q|  
L%4[,Rsw  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > P%HvL4R  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 o&M2POI~q  
4?Mb>\n%<^  
template < typename T >   struct picker_maker w D|p'N  
  { _m3}0q  
typedef picker < constant_t < T >   > result; :9`'R0=i^  
} ; llG^+*Y8t  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > rzmd`)g  
  { (pY'v /a-  
typedef picker < T > result; cspO5S>#  
} ; 8I=n9Uyz  
`>M;f%s  
下面总的结构就有了: o#(z*v@  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ki/xo^Y2<  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 b'i-/l$  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 B<)c{kj  
至此链式操作完美实现。 oy+``W~  
"$)Nd+ny  
y k=o  
七. 问题3 [AAG:`  
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。 :5kgJu  
&E98&[`7  
template < typename T1, typename T2 > L0ZgxG3:g  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l+# l\q%l  
  { 2Eq?^ )s  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ];@"-H  
} |a!AgvNF  
P_:A%T  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: l!Bc0  
:=J~t@  
template < typename T1, typename T2 > w[g(8 #*  
struct result_2 yO@KjCv"  
  { m~KGB"  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; w]n ,`r^  
} ; %3v:c|r  
{P'TtlEp  
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? tnx)_f  
这个差事就留给了holder自己。 'k|?M  
    v9Kx`{1L  
'2`MT-  
template < int Order > Y6LoPJ  
class holder; ?~G D^F  
template <> X6_m&~}15  
class holder < 1 > UdBP2lGd  
  { \9[_*  
public : hVvPI1[2  
template < typename T > Z<7FF}i  
  struct result_1 j@OGl&'^-  
  { \5g7_3,3W  
  typedef T & result; %;5AF8#c  
} ; OyTEd5\3  
template < typename T1, typename T2 > lZyxJDZ A  
  struct result_2 t- Rp_2t  
  { ?Bg<74  
  typedef T1 & result; ` oBlv  
} ; "S$4pj`<  
template < typename T > x,kZ>^]&b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [X >sG)0S~  
  { ] r8 hMv  
  return (T & )r; " oWiQ{\IP  
} <28L\pdG`  
template < typename T1, typename T2 > }%j@%Ep[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +APf[ZpU  
  { I]S8:w![  
  return (T1 & )r1; %lL^[`AR  
} uFd.2,XNP  
} ; 5)=XzO0  
Z4eu'.r-y~  
template <> ~N</;{}fL4  
class holder < 2 > L%D:gy9o  
  { RS`]>K3t  
public : YHoj^=/b  
template < typename T > g[P.lpi{U  
  struct result_1 k M/cD`  
  { L0j&p[(r  
  typedef T & result; l.tNq$3pS  
} ; 6mH0|:CsY  
template < typename T1, typename T2 > 7nh,j <~;2  
  struct result_2 x50,4J%J'r  
  { WdXi  
  typedef T2 & result; C %l!"s^  
} ; KH4 5A'o  
template < typename T > <8yv(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +-=o16*{ !  
  { p h[ ^ve  
  return (T & )r; z"`q-R }m  
} 3`9H  
template < typename T1, typename T2 > !L3M\Q0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const cE7xNZ;Bh  
  { FB<#N+L\  
  return (T2 & )r2; 'B;aXy/JC  
} I?sA)!8  
} ; 2{t i])  
U1&pcwP  
J \iyc,M<M  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 mp2J|!Lx  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: B1]5%B  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: [<~1.L^I  
>UTAk  
return l(i, j) = r(i, j); zh2gU@"  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) {3RY4HVT?  
`N 0Mm7  
  return ( int & )i; 'n> ,+,&  
  return ( int & )j; L4th 7#  
最后执行i = j; Fv n:V\eb  
可见,参数被正确的选择了。 "zSi9]j  
&Nx'Nq9y  
P 19nF[A  
E|u#W3-:  
~GL"s6C$`;  
八. 中期总结 xA;o3Or  
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: % j],6wW5J  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 L%,tc~)A  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 $+` YP  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor RhM]OJd'  
:[#g_*G@p  
#V4kT*2P)  
U1?*vwfKZ  
\I r&&%  
y~)rZ-eSB  
九. 简化 qTK\'trgx]  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Rpit>  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 cr!6qv1  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: =$`xis\  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 iV X12  
  +-*/&|^等 ,#G>&  
2. 返回引用。 6< x0e;>  
  =,各种复合赋值等 2UYtFWB9o  
3. 返回固定类型。 F,0 @z/8a  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) >sAZT:&gv  
4. 原样返回。 %-? :'F!1  
  operator, (17%/80-J  
5. 返回解引用的类型。 / d S!  
  operator*(单目) QG\lXY,  
6. 返回地址。 k%w5V>]1  
  operator&(单目) G #.(% ,  
7. 下表访问返回类型。 4&r+K`C0  
  operator[] 8D[8(5  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Jd_w:H.  
  operator<<和operator>> h>v;1Q O9D  
s^KUe%am0  
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。 HC,YmO:df"  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 1 h(oty2p  
 V"n0"\k,  
template < typename Left > I(fq4$  
struct value_return O!+LM{> F  
  { y(&JE^GfX  
template < typename T > 2.)@u~^Q  
  struct result_1 T:+%3+;a  
  { F"O{eK0T  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; +W+O7SK\y  
} ; td^2gjr^5  
;Ab`b1B  
template < typename T1, typename T2 > *ayn<Vlh`^  
  struct result_2 mQt';|X@  
  { %1ofu,%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 2kV[A92s  
} ; aaq{9Y#  
} ; H!U\;ny  
$ JI`&  
JlAUie8  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait U~z`u&/  
'0g1v7Gx  
下面我们来剥离functor中的operator() iq$edq[  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 82F q}N <  
K @3 yS8F  
return l(t) op r(t) 1aKYxjYM  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ]@OGp:Hz  
return op l(t) n*-t =DF  
return op l(t1, t2) )5Yv7x(K  
return l(t) op Z5juyzj  
return l(t1, t2) op 7sECbbJT  
return l(t)[r(t)] 5Cxh >,k  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] =ECw'  
`6V-a_8;[  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ) |`eCzCB  
单目: return f(l(t), r(t)); Q+|8|V}w  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); )&di c6r  
双目: return f(l(t)); zI/)#^SQ  
return f(l(t1, t2)); ~S}>|q$  
下面就是f的实现,以operator/为例 6zs&DOB  
%&KJtKe  
struct meta_divide "?_adot5v  
  { $Z)Dvy|  
template < typename T1, typename T2 > XQ.czj  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) $Gb] K{e  
  { _+0l+a*D  
  return t1 / t2; /0QGU4=  
} <)y44x|S'  
} ; (g,lDU[=  
f!;i$Oif  
这个工作可以让宏来做: BQWEC,*N  
!}wJ+R ^2  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 0S@O]k)  
template < typename T1, typename T2 > \ HM%n`1ZU  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; P_+S;(QQ~d  
以后可以直接用 24{!j[,q@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) f !t2a//  
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 ty]JUvR@  
(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。。。) \Ku=a{Ne  
bHcb+TR3  
b u%p,u!  
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 QC0^G,9.  
"- xm+7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > r{qM!(T  
class unary_op : public Rettype SeAokz>  
  { uEQH6~\{Nl  
    Left l; I@P[}XS  
public : kzr9-$eb  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} wVk2Fr(  
]k Ls2? \  
template < typename T > 0-"ps]X  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G1M}g8 ]h  
      { ~k+"!'1  
      return FuncType::execute(l(t)); 2%0z PflT  
    } v :]y#y  
7uJy<O  
    template < typename T1, typename T2 > kXS_:f;M  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GutH}Kz"&  
      { yA*~O$~Y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 2|F.JG^  
    } dT8m$}h9  
} ; M= !Fb  
Mt)~:V+:  
L>$yslH; b  
同样还可以申明一个binary_op #(3w6 l2  
& Sy0Of  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > rb%P30qc4  
class binary_op : public Rettype 9)l-5o: D  
  { A<^IG+Q,B7  
    Left l; / 3:R{9S%  
Right r; x<60=f[O2R  
public : r/=v;4.W  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !q~s-~d^  
<uNBsYMuC  
template < typename T > =]E(iR_&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I=l() ET=  
      { g[Ah> 5  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ;[WW,,!Y  
    } %@q52ZQ  
tu6oa[s  
    template < typename T1, typename T2 > RL |.y~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9Q- /Yh  
      { 3 D,PbAd  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); '-3AWBWI1  
    } !>b>"\b  
} ; i`7{q~d=  
iaXNf ])?  
P{5p'g ,  
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 leyhiL<  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行  CJg &  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) T+NEw8C?/  
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。 wxpD{P  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 6~?7CK  
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。。。 /S1EQ%_  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 CyO2Z  
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) 3;~1rw=$<  
下面是修改过的unary_op o%X_V!B{V  
`x$d8(1J`#  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > `48jL3|  
class unary_op sR,]eo<p&  
  { *X\i= K!  
Left l; 1i#uKKwE  
  :s+AIo6  
public : 2NAGXWE  
aUSxy8%  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} !uLAW_~  
w_pEup\`  
template < typename T > 4>>{}c!nf  
  struct result_1 F6h3M~uR  
  { w{)*'8oCB  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; f!ehq\K1k  
} ; 3  8pw  
m9Gyjr'L  
template < typename T1, typename T2 > 2H;&E1:  
  struct result_2 ib_Gy77Os  
  { |S{P`)z%f  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  >Gu0&  
} ; L{f>;[FR  
7]%il[  
template < typename T1, typename T2 > (;&?B.<\:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Rda1X~-g  
  { 4C%>/*%8>  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); +{%(_ <  
} u;Eu<jU1  
x\.i `ukx  
template < typename T > EcoUpiL%2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KeI:/2  
  { 7;'.5,-3c  
  return OpClass::execute(lt(t)); 4AOS}@~W  
} U;{,lS2l  
MQ(/l_=zQ  
} ; W8$=a  
i?>> 9f@F  
CQ.4,S}6'  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Y-q@~v Z]  
好啦,现在才真正完美了。 Gv,92ny!|  
现在在picker里面就可以这么添加了: 9]@J*A}=l  
f WjS)  
template < typename Right > `qDz=,)WP  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ,{?bM  
  { ]ZGvRA&  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 0ITA3v8{  
} E#$_uZ4  
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。 pq?[wp"  
n,jE#Z.D  
./nYXREO|  
udD* E~1q  
7G[ GHc>  
十. bind #)mkD4  
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。 [gkRXP[DGs  
先来分析一下一段例子 ru/zLj:  
I^O:5x> [l  
"1!.^<V*  
int foo( int x, int y) { return x - y;}  K-5"#  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 9`C iE  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Ag#5.,B-  
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。 KPjqw{gR_R  
我们来写个简单的。 "aWX:WL&}s  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ONN{4&7@<  
对于函数对象类的版本: |g\.5IM#W  
#~URLN  
template < typename Func > ro&Y7m  
struct functor_trait b6!Q!:GO&  
  { L^5&GcHP0  
typedef typename Func::result_type result_type; 0l(E!d8&'  
} ; dWW-tHv#  
对于无参数函数的版本: PK-}Ldj  
)-Mn"1ia  
template < typename Ret > K{= r.W  
struct functor_trait < Ret ( * )() > [I++>4  
  { 7dufY }}  
typedef Ret result_type; S& ,Ju%  
} ; =p,4=wo{  
对于单参数函数的版本: )WP]{ W)r  
>uyeI&z  
template < typename Ret, typename V1 > c69U1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > s=q%:uCO  
  { P,$ [|)[E  
typedef Ret result_type; PtRj9TT  
} ; 4 [5lX C  
对于双参数函数的版本: Sr ztTfY  
9{9#AI.G  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > =0 C l  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > (b`4&sQ<  
  { |i} +t  
typedef Ret result_type;  \]f5  
} ; c6?c>*z  
等等。。。 F;d%@E_Bc  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy .`p<hA)%[C  
CzzUi]*Ac{  
template < typename Func > vy{rwZ$  
struct func_return x%IXwP0  
  { 1*!c X  
template < typename T > ?DRR+n _  
  struct result_1 c(E,&{+E  
  { wsI5F&R,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1I b_Kmb-  
} ; `{<JC{yc?  
qS| AdkNL  
template < typename T1, typename T2 > E#a ZvE  
  struct result_2 E9L!)D]Y  
  { 4]IKh,jT  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; k{1b20  
} ; EP(Eq  
} ; CdNih8uG  
^6#-yDZC@  
. wmkj  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 jNIUsM 8e  
j6}$+!E  
template < typename Func, typename aPicker > ~M; gM]r;  
class binder_1 s{B_N/^  
  { DUhT>,~]  
Func fn; &\c5!xQ9*  
aPicker pk;  Zsgi{  
public : #?Wo <]i  
1EuK, :x  
template < typename T > EzUPah  
  struct result_1 POY=zUQ'/  
  { BJ2Q2W W  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; d{3I.$ThH  
} ; w_GLC%|7  
P|8e%P  
template < typename T1, typename T2 > /0l-mfRr  
  struct result_2 ^H-QYuz:T0  
  { W}?s^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2$3kKY6$e  
} ; ]Cr]Pvab{  
%pqL-G  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} /xJY7yF  
Uqr{,-]5v  
template < typename T > VT Vm7l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sjcQaF`=  
  { OSj%1KL  
  return fn(pk(t)); mgxz1d  
} juXC?2c  
template < typename T1, typename T2 > |w4(rs-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (c<f<D|  
  { T*8_FR<  
  return fn(pk(t1, t2)); m qpd  
} D*qzNT@`LR  
} ; v23TL  
7pd$?=__I  
sb 8dc  
一目了然不是么? .1Vu-@  
最后实现bind Okk hP  
6Z$b?A3zM  
V.U|OQouT  
template < typename Func, typename aPicker > ti+pUlVrM  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) }\U0[x#q  
  { 5qeT4| Ol  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ;*_I,|A:Xr  
} 9wzg{4/-$  
V54q"kP,@.  
2个以上参数的bind可以同理实现。 SK}HXG{?  
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。 Y5Ft96o))x  
roL}lM$  
十一. phoenix I51M}b,[d  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: FU'^n6[<B  
q;KshpfRMD  
for_each(v.begin(), v.end(), ^fG`DjA)  
( vrQFx~ZztH  
do_ [l`^fnKt  
[ EmF]W+!z%  
  cout << _1 <<   " , " F W/)uf3I  
] A<a2TXcIE3  
.while_( -- _1), [GOX0}$?  
cout << var( " \n " ) NavOSlC+h  
) jt/l,=9YK  
); #DrZ`Aq  
WT I'O  
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: .HQVj'g  
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 v]l&dgoT  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 \l>q Y(gu  
那么我们就照着这个思路来实现吧: %}\ vW  
K90D1sD  
{jrZ?e-q  
template < typename Cond, typename Actor > :jl u  
class do_while "^18&>^  
  { 5f/@: ~  
Cond cd; x_]",2 W'  
Actor act; |:dCVd<du  
public : A>H*`{}  
template < typename T > $>nkGb%Kp  
  struct result_1 S.qk%NTTD  
  { t*eleNYeS~  
  typedef int result_type; O7! fI'R  
} ; =%:JjgKc*t  
zsHG= Ee*  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} M}R@ K;%  
8+=p8e~An  
template < typename T > yY-FL`-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const []^PJ  
  { fma tc#G  
  do WT;.>F  
    { XCKY xv&  
  act(t); cw*(L5b u  
  } *pDXcURw  
  while (cd(t)); |TC3*Y  
  return   0 ; "cIGNTLFA  
} mjWp8i  
} ; g%@]z8L  
fQ2!sV  
GZxglU,3T  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ;a#}fX  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 "US" `a2  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 %V@Rk.<  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 L#83f]vG  
下面就是产生这个functor的类: /h{go]&Nb  
rTN"SQt  
B:.;,@r]  
template < typename Actor > ;5,`Jpca  
class do_while_actor >OF:"_fh  
  { wghFGHgw  
Actor act; NN31?wt  
public : Dwm@E\^ihm  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} WO.}DUfG+  
'YBLU)v[  
template < typename Cond > !7kAJG g  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; :Vu7,o  
} ; R^mu%dw)(%  
p~v2XdR  
w0q?\qEX  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 PPuXas?i  
最后,是那个do_ ph}wnIW]  
SSSDl$}'t  
l5":[C$  
class do_while_invoker [)C)p*!Y)  
  { c,b`N0dOKL  
public : c ,g]0S?gu  
template < typename Actor > ,3fuX~g  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const UKt/0Ze  
  { F^/~@^{P  
  return do_while_actor < Actor > (act); ]6?c8/M  
} X_^_r{  
} do_; Res"0Q  
e/m'a|%:  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? y<IZ|f  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 i'eYmm96Q  
最后来说说怎么处理break和continue nr<}Hc^f-  
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。 u&l>cJ'  
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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