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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda <i}lP/U  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 H$GJpXIb  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, NJ" d`  
R Ptc \4  
zg)-RCG  
H#yBWvj*H  
  class filler v(PwE B]  
  { dG5p`N %  
public : Buazm3q8H  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} #Fp5>%*  
} ; @nIoYT='  
}\+7*|  
q0* e1QL  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: eAvOT$  
!8'mIXZ$  
B[2 qI7D$  
.v<Q-P\8/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); eRV4XB:  
cPQUR^!5  
^Yu<fFn  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 _G9 vsi  
oUXi 4lsSc  
ZY N HVR  
+-8S,Rg@   
二. 战前分析 b=Rw=K.  
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。 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 |/Q7 o1i  
CVo2?ZQ  
zB,Vi-)vH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); V)HX+D>  
  /* --------------------------------------------- */ P[E:=p  
vector < int *> vp( 10 ); fcDiYJC*  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); j A/xe  
/* --------------------------------------------- */ TCb 7-s  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Z+# =]Kw)  
/* --------------------------------------------- */ ^Bkwbj  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); `R\aNgCS}  
  /* --------------------------------------------- */ iv3=J   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); RZKdh}B?\  
/* --------------------------------------------- */ 2h Wtpus  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); h?cf)L  
\J@i:J6x$1  
AC`4n|,zJ;  
WX2:c,%:  
看了之后,我们可以思考一些问题: ey icMy`7{  
1._1, _2是什么? ?ks3K-.4  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 #2&DDy)B f  
2._1 = 1是在做什么? M}jF-z  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 RXo!K iQO  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 a?635*9K  
fV}:eEo|Y  
1Z. D3@  
三. 动工 4$HU=]b6Tf  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: gmFCjs  
;;A8*\*$  
/iz{NulOz*  
/Mac:;W`  
template < typename T > D/& 8[Z/Cn  
class assignment iR_j h=2{  
  { x:Mh&dq?  
T value; N*vBu `  
public : '{e9Vh<x  
assignment( const T & v) : value(v) {} pb>TUKvT&  
template < typename T2 > ^T^l3B[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } :K-05$K  
} ; }(*eRF'  
gd#j{yI/Xf  
0Yh Mwg?  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 0[\^Y<ec  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment |$hBYw  
k/U1 :9  
WAd5,RZ?  
huPAWlxT  
  class holder aicvu(%EE  
  { }8joltf  
public : C2l=7+X#W  
template < typename T > . 5cL+G1k#  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const PT t#Ixn,  
  { uItzFX*   
  return assignment < T > (t); .m r& zq  
} J(0E'o{ug  
} ; 7yUtG^'b  
U,;a+z4\  
8ClOd<I  
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: z' oK 0"  
! 06 !`LT  
  static holder _1; pfs'2AFj  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 r)4GH%+?fv  
TnuNoMD.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !+<OED=qe  
而不用手动写一个函数对象。 Z}b25)  
E:_m6 m  
D'F j"&LK  
1KHFzx,  
四. 问题分析 \3WF-!xe  
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。 .el&\Jt  
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。 :NHP,"  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 pm)kocG  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 w)nFH)f  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 5c 8tH=  
"7G>  
五. 问题1:一致性 Q sXy(w#F  
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?| E}YJGFB7"  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 w<qn@f  
[Dzd39aKr  
struct holder l0 Eh?  
  { ZqONK^  
  // \sSt _|+  
  template < typename T > -@I+IKz  
T &   operator ()( const T & r) const 2aDjt{7P  
  { h?8I`Z)h  
  return (T & )r; u0o}rA  
} %z9lCTmy  
} ; z_;:6*l=:  
`rWT^E@p5m  
这样的话assignment也必须相应改动: .eNeq C  
pW y+oZ  
template < typename Left, typename Right > t9U-c5bR  
class assignment M/d6I$~7z  
  { B.Szp_$  
Left l; l?f%2:}m  
Right r; qcmf*Yl:v  
public : [. rULQl  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} iNlY\67sW  
template < typename T2 > 2#i*'.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } j\LJ{?;jC  
} ; }ldOxJSB?  
7o99@K,  
同时,holder的operator=也需要改动: N=vb*3ECg  
_nn\O3TB  
template < typename T > U8>M`e"D  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 'joc8o sS  
  { @5=2+ M  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); *XCgl*% *  
} WDF;`o*3  
8kRqF?rbj  
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。 {:%A  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 #Wf9`  
!gyEw1Re7  
return l(rhs) = r; K/;*.u`:  
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。 ?=FRn pU?  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: r@30y/C  
a,/wqX  
template < typename Tp > 'gaa@ !bg  
class constant_t 3}F{a8iIm  
  { K(: _52rt  
  const Tp t; ~d9@m#_T#~  
public : b}-/~l-:  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} r8wip\[  
template < typename T > # o;\5MOE%  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const (fTi1 I!  
  { )q8!:Z  
  return t; OL2 b  
} /[FES 78p  
} ; ,zP.ch0K  
{0~xv@ U  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 m"|AD/2;(  
下面就可以修改holder的operator=了 o3ZqPk]al  
e.>>al  
template < typename T > Py! F  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Z /*X)mBuB  
  { LJh^-FQ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Y+ Qm.  
} 4k]DktY}.  
V."qxKsz  
同时也要修改assignment的operator() qt.Y6s:r_  
hgU#2`fS  
template < typename T2 > !xRboPg  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } :9.QhY)D  
现在代码看起来就很一致了。 P. >5`^  
M>xjs?{%k  
六. 问题2:链式操作 < cUaIb;(4  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Be4n\c.  
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。 p+y2w{{  
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。 D&]dlY@*  
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。 D:I6nSoC  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct `9vCl@"IV  
"b6ew2\  
template < typename T > RLE6=#4  
struct result_1 Cu,#w3JR  
  { #^zUaPV 7r  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; pN-c9n4#j  
} ;  x#hGJT  
dFw>SYrpu  
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: 6<`tb)_2~  
VM"z6@  
template < typename T > ^;DbIo\6H  
struct   ref })TXX7[h  
  { s6HfN'  
typedef T & reference; h;RKF\U:"  
} ; E!6Nf[  
template < typename T > VYAz0H1-_  
struct   ref < T &> QZO9CLX 8k  
  { J.g4I|{  
typedef T & reference; qCUn. mI  
} ; vbMt}bM(GD  
rd0[(-  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: t)n}S;iD  
cpJ(77e  
template < typename T > sR*.i?lN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const H]a@"gO  
  { rD*CLq K  
  return l(t) = r(t); ,f3Ck*M  
} ,2/y(JX}*!  
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。 %7n(>em  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ;qwN M~  
# ZcFxB6)  
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 C0#"U f  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: YgCSzW&(  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 cd-; ?/  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 kM o7mkV  
最后的布局是: meM61ue_2  
                Add SBog7An9SI  
              /   \ y'21)P  
            Divide   5 LE>b_gQ$ 2  
            /   \ :,*{,^2q:  
          _1     3 u ^Ss8}d  
似乎一切都解决了?不。 |j> fsk~  
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。 f!D~aJ  
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。 'du{ky  
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: |`c=`xK7'  
n>##,o|Vr#  
template < typename Right > r[votdFo  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 5:6]ZFW  
Right & rt) const @, %IVKg\  
  { - )brq3L  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); se,0Rvkt  
} 8Z1pQx-P2C  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 /4_^'RB  
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。 +:D90p$e  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 tiHP? N U  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 O9Fg_qfuT_  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 9! 6\8  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ?=^ M(TA;  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 6d%'>^`(o-  
"<LVA2v;  
template < class Action > |8<P%:*N  
class picker : public Action Ej7>ywlW  
  { _=d X01  
public : S-D=-{@  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Zyx92z9Y  
  // all the operator overloaded I6B4S"Q5<  
} ; Rb=8(#  
;~ , <8  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 >~)IsQ*%  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: mok%TK  
cJQ&#u  
template < typename Right > [bIR$c[G  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const )?qH#>mD6  
  { CTOrBl$70  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); U 2@Mxw  
} KfkE'_ F  
Dw-i!dq  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > kV$$GLD\  
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。 YnLwBJ2i  
L^Q q[>  
template < typename T >   struct picker_maker Zv8I`/4?  
  { XDM~H  
typedef picker < constant_t < T >   > result; H.R7,'9  
} ; n"P29"  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > jh3X G  
  { fNllF,8}  
typedef picker < T > result; .)Af&+KT  
} ; ( /):  
``j8T[g  
下面总的结构就有了: Y\pRk6,  
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。 5lp};  
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。 ]0yYMnqvr  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 |fTWf}Jx  
至此链式操作完美实现。 5Rc^5Nv  
48  |u{  
n;+e(ob;;  
七. 问题3 XnCrxj  
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。 #vnJJ#uI|>  
|Vq&IfP  
template < typename T1, typename T2 > E 02l=M  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lAcXi$pF  
  { R:}u(N  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); SSh=r  
} X8Ld\vZYn  
X|3l*FL  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: -jJw wOm  
m?$peRn3{  
template < typename T1, typename T2 > vxrRkOU1  
struct result_2 oF9c>^s  
  {  #Lq{_Y  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; HvSYE[Zt|  
} ; *[MK{m  
_ o-lNt+  
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? :a#p zEK  
这个差事就留给了holder自己。 tEE1`10Mt  
    Q|+g= |%^  
NcVsQV  
template < int Order > Y3J;Kk#AH  
class holder;  iNxuQ7~  
template <> 6QC=:_M;  
class holder < 1 > d|, B* N(w  
  { Y=-ILN("  
public : rW&# Xw/a  
template < typename T > >.]' N:5  
  struct result_1 v1E=P7}\{s  
  { <m|\#Jw_V  
  typedef T & result; _P]!J~$5  
} ; ZJ7<!?6  
template < typename T1, typename T2 > P4~=_Hh  
  struct result_2 ggR--`D[  
  { 49("$!  
  typedef T1 & result; OSsxO(;g  
} ; S ;; Z  
template < typename T > 8% ;K#,>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7?O~3  
  { s?2DLXv}!  
  return (T & )r; uKBSv*AM  
} %j=xLV\  
template < typename T1, typename T2 > ydyGPZ t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const L`!M3c@u  
  { v-J9N(y"  
  return (T1 & )r1; x`#|8  
} yQXHEB  
} ; RXj6L~vs5_  
VZJ[h{ 6  
template <> ^S'#)H-8C3  
class holder < 2 > Rt{`v<  
  { W?B(Jsv  
public : BIr24N  
template < typename T >  / hl:p  
  struct result_1 =`l).GnN2`  
  { ~GWn>  
  typedef T & result; h6Vm;{ ~  
} ; <%2A, Vz"  
template < typename T1, typename T2 > EpO5 _T_  
  struct result_2 _E{hB  
  { P=j89-e  
  typedef T2 & result; a V4p0s6ZZ  
} ; t`XY Y  
template < typename T > jb~/>I^1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const x\ pC&  
  { 7fOk]Yl[  
  return (T & )r; tv+H4/  
} N~%F/`Z<+  
template < typename T1, typename T2 > SgOn:xg;3L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const o~*5FN}%+l  
  { 'Si 1r%'m#  
  return (T2 & )r2; '<v/Gl\  
} c QjzI#  
} ; Wy'H4Rg8  
a^*@j:[  
#h 4`f  
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> >。 ![v@+9  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: w;;.bz m  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: -cjwa-9 ~  
F_Q?0 Do0'  
return l(i, j) = r(i, j); $=? CW(  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) :PrQ]ss@C5  
!U@?Va~Zn  
  return ( int & )i; "o*zZ;>^  
  return ( int & )j; H@uCbT  
最后执行i = j; u,d@ oF(=  
可见,参数被正确的选择了。 za ix_mR  
zlh}8Es  
r`Qzn" H  
8G>;X;W  
Ng6(2Wt0e  
八. 中期总结 \?bp^BrI  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: kW#{[,7r  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 "))G|+tz  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 \gh`P S-B  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Q &Rj)1!  
}<EA)se"  
2[\I{<2/9  
LN8V&'>  
3zO'=gwJ  
rf%E+bh4  
九. 简化 ,Z7tpFC  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ?s<'3I{F`  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 dnby&-+T  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: BVx: JiA  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 %C]K`=vI-  
  +-*/&|^等 .Q pqbp 8  
2. 返回引用。 HqW|  
  =,各种复合赋值等 kQR kby  
3. 返回固定类型。 X^PR];V:$  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) HS|X//]  
4. 原样返回。 oJF@O:A  
  operator, {e4ILdXM  
5. 返回解引用的类型。 MSm vQ  
  operator*(单目) n')#]g0[  
6. 返回地址。 `hD\u@5Tw  
  operator&(单目) ("t; 2Mw  
7. 下表访问返回类型。 c1IK9X*  
  operator[] u3 mTsq!  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 o9!DK  
  operator<<和operator>> UGy~Ecv  
vG'JMzAm  
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。 <t{T]i+  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: v'C`;I  
rNL*(PN}lO  
template < typename Left > U!"+~d)  
struct value_return U$J l5[`F^  
  { 9HOdtpQOV  
template < typename T > Bf Lh%XC  
  struct result_1 qY24Y   
  { I9ga8mG4-'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; XD5z+/F<"0  
} ; "+js7U-  
-f.<s!a  
template < typename T1, typename T2 > Tc6H%itV  
  struct result_2 K8.=bGyg  
  { 4c2*)x$@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; =kq!e  
} ; z G {1;  
} ; llbj-9OZL  
&Bbs\ ;  
GM6Y`iU  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait a*d>WN.;U  
%f.(^<G u  
下面我们来剥离functor中的operator() DRLX0Ml]\  
首先operator里面的代码全是下面的形式: eKlh }v  
0kI.d X)  
return l(t) op r(t) bJD2c\qoc  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) TxYxB1C)  
return op l(t) #c V_p  
return op l(t1, t2) EPCu  
return l(t) op nT0FonK>  
return l(t1, t2) op FAVw80?5k  
return l(t)[r(t)] n&x#_B-  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Be{7Rj v  
y< hIXC  
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: '&5A*X]d  
单目: return f(l(t), r(t)); qby!  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); N(v<*jn  
双目: return f(l(t)); 8t!/O p ?  
return f(l(t1, t2)); ^tIi;7k  
下面就是f的实现,以operator/为例 ~Dw.3P:-  
CUB=T]  
struct meta_divide pHlw&8(f"  
  { Nhv~f0  
template < typename T1, typename T2 > Akf?BB3bC  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) zE +)oQ,  
  { (!Q^.C_m  
  return t1 / t2; q<rB(j-(  
} Ti }Ljp^O  
} ; i,BE]w  
F>,kKR-  
这个工作可以让宏来做: Z 4uft  
$ u`y  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ]3<k>?  
template < typename T1, typename T2 > \ <qs>c<Vj  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; =$UDa`}D  
以后可以直接用 &[}T41  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) n83,MV?-  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 }E+}\&  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Bry\"V"'g  
+(VHnxNQs  
8V%(SV  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 K oPTY^  
+Sk;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \+mc   
class unary_op : public Rettype az~4sx$+}  
  { XM$r,}B k  
    Left l; a DuO!?Cm  
public : UUy|/z%  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0[g8  
zp>q$e40  
template < typename T > _8b)Xx@5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b>AFhj:  
      { &Ib8xwb:  
      return FuncType::execute(l(t)); dV<|ztv  
    } ;Y#~2eYCz  
Q>u$tLX&  
    template < typename T1, typename T2 > 4(MZ*6G]?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K'~wlO@O  
      { 4flyV -  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ]Kb  
    } *4Cq,o`o>  
} ; x|G# oG)_  
RuDn1h#u{  
.WA(X5  
同样还可以申明一个binary_op KFBo1^9N  
(Vglcj  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > mmm025.   
class binary_op : public Rettype T<06y3sN  
  { ,x}p1EZ  
    Left l; w@7NoD=  
Right r; wxpE5v+f|  
public : IC>OxYg*  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} k.>*!l0  
`6`NuZ*6g  
template < typename T > ?y!0QAIXK  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q@hx +aM  
      { ^Humy DD6  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); P& C,EE$  
    } Y[9x\6 _E  
7Xm7{`jH  
    template < typename T1, typename T2 > l2KR=& SX/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a0OH  
      { v bzeabm  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ipnvw4+  
    } &yv%"BPV  
} ; -XIjol(  
@ 'rk[S}A  
Ia$&SS)K  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 wy"^a45h  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 0PD]#.+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) I&qT3/SVI  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 8SK}#44Xz  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 0\O*\w?  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 lq=| =  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 fD#|C~:=  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) :; \>jxA  
下面是修改过的unary_op a(s}Ec${Z  
_Dl!iV05:  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > (Y\aV+9[  
class unary_op EAp6IhW{  
  { Udv5Y  
Left l; LF?83P,UJ#  
  Zso&.IATng  
public : /rN%y  
'h_PJ%  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} g2.%x \d  
7!.%HhU0  
template < typename T > 7$'%*|C.  
  struct result_1 $w`QQ^\  
  { C72?vAc,F  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; gP1~N^hke]  
} ; sF^3KJ|  
7$x~}*u  
template < typename T1, typename T2 > <@ D`16%&  
  struct result_2 'm9f:iTr  
  { c%c/mata?  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  (-DA%  
} ; {C Qo}@.7  
He="S3XON  
template < typename T1, typename T2 > '$*d:1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Lc(D2=%  
  { dHc38zp  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ~,KAJ7O_  
} s`M[/i3Nm  
1C(6.7l  
template < typename T > Ffk$8"   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Rq~\Yf+Pm  
  { GJW+'-f  
  return OpClass::execute(lt(t)); 9qkH~B7  
} R4GmUCKB=  
2j8^Z  
} ; 1XQJ#J1/  
]8KAat~J  
Gjq:-kX\  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug @gc lks/M  
好啦,现在才真正完美了。 ^^QW<  
现在在picker里面就可以这么添加了: N#'+p5|>  
/-JBz U$  
template < typename Right > 1$oVcDLl  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const U;o[>{L   
  { lob{{AB,!  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); qW[p .jN  
} ]C^D5(t/cd  
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。 3>qUYxG8  
cGiS[-g  
B4 5B`Ay  
Y\luz`v  
\)859x&(  
十. bind h"/FqO  
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。 mcAg,~"HB  
先来分析一下一段例子 B8-v!4b0`  
GCCmUR9d  
N8|=K_;&  
int foo( int x, int y) { return x - y;} hM\<1D CKG  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 zq -"jpZG  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 {^gb 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。  0 (jb19  
我们来写个简单的。 2)]C'  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ;mH1J'.(a  
对于函数对象类的版本: ]^MOFzSz~  
[q]"_4L0;d  
template < typename Func > A,D67G<v`  
struct functor_trait 6T{Zee  
  { Z#YkAQHv5  
typedef typename Func::result_type result_type; rBLkowDP*  
} ; 9k=-8@G9  
对于无参数函数的版本: ;V]EF  
bUbM}  
template < typename Ret > 9{@#tx  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ;m$F~!Y  
  { z5IHcZ  
typedef Ret result_type; }LQ*vD-Jj  
} ; q#wg2  
对于单参数函数的版本: i>6SY83B}  
rks+\e}^Z  
template < typename Ret, typename V1 > Q#P=t83  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > qR0V\OtgY~  
  { $~c?qU  
typedef Ret result_type; 3?I^D /K^  
} ; Gb+cT  
对于双参数函数的版本: %J4]T35^2  
3`_jNPV1  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > g/,fjM_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Q# xeu  
  { 'SF+P)Kmz  
typedef Ret result_type; |eL&hwqzG  
} ; iA*Z4FKkT  
等等。。。 x bF*4;^SI  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy (;YO]U4  
OD<0,r0f,  
template < typename Func > W Da;wt  
struct func_return ,GEMc a,`  
  { Jo Qzf~  
template < typename T > 3n9$qr= '  
  struct result_1 {V%ZOdg9  
  { ])h={gI  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; VpSk.WY/ e  
} ; <\Nf6>_qEM  
Nw $io8:d  
template < typename T1, typename T2 > \W;~[-"#  
  struct result_2 zMb7a_W  
  { :7%JD.;W  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Pi::cf>3  
} ; _H@s^g  
} ; 2{c ;ELq  
]YkF^Pf!v  
ERQ a,h/  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 0$l=ME(  
\lHi=}0  
template < typename Func, typename aPicker > OqUEj 0X  
class binder_1 WpC@ nz?  
  { J]ivIQ  
Func fn; R[ S*ON  
aPicker pk; ~!~VC)a*  
public :  A$ %5l  
G;615p1  
template < typename T > @va{&i`%A7  
  struct result_1 ZmO/6_nU?  
  { ?6Cbx6  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; uoFH{.)  
} ; #/sKb2eQ  
ba|x?kz  
template < typename T1, typename T2 > )/2* <jr  
  struct result_2 jo=XxA  
  { y=YD4m2W  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &Th/Qv}[  
} ; &5/`6-K  
!JUXq  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} $/,qw   
3?Y%|ZVM  
template < typename T > (xK=/()}q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `m<l8'g  
  { 1iaNb[:QX  
  return fn(pk(t)); N J:]jd  
} k#`.!yI,  
template < typename T1, typename T2 > O]w&uim  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W5}.WFu  
  { jEklf0Z  
  return fn(pk(t1, t2)); 2N)=fBF%-  
} qfE/,L(B  
} ; %^^2  
:BCjt@K}  
ttLC hL  
一目了然不是么? -Qo`UL.}  
最后实现bind dW;{,Q  
iKV;>gF,)v  
E5 H6&XU  
template < typename Func, typename aPicker > jD0^,aiG  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) U/,`xA;v>  
  { O<S*bN>BF  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); !l~tBJr*sB  
} ItQIM#  
e`4OlM]  
2个以上参数的bind可以同理实现。 kJy<vb~   
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 /YH Bhoat  
4 *He<2g  
十一. phoenix .Xo, BEjE/  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 1W8[ RET  
9g >]m 6  
for_each(v.begin(), v.end(), xZtA) Bp  
( u%a2"G|  
do_ 0@,,YZ f  
[ X"J79?5  
  cout << _1 <<   " , " HoymGU`w  
] M]jzbJ3Q  
.while_( -- _1), ?A(=%c|,g  
cout << var( " \n " ) )H S|pS:  
) W2tIt&{  
); `>rdn*B  
9+@_ZI-  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: u%5B_<90V  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor T#J]%IDd  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 O-wR48Q  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ?YXl.yj  
HYLU]9aH8  
?F*gFW_k  
template < typename Cond, typename Actor > [[JwHM8H&  
class do_while : i3-7k  
  { J\_tigd   
Cond cd; (o{QSk\  
Actor act; vb9G_Pfz  
public : "pdG%$  
template < typename T > :Ff1Js(Z  
  struct result_1 -#3B>VY  
  { -DX|[70  
  typedef int result_type; V5K`TC^  
} ; *`ji2+4Sjw  
yXc/Nl%  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} :2 ?dl:l  
$Xk1'AzB8  
template < typename T > )eY3[>`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cliP+#  
  { 3 _:yHwkD  
  do j?/T7a^  
    { W)<us?5Ec5  
  act(t); $4>K2  
  } p:k>!8.Qho  
  while (cd(t)); O]m,zk  
  return   0 ; Sq-mH=rs]  
} ?b2"~A  
} ; -nN}8&l  
 s4;SA  
q3T'rw%Eh  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ?5'UrqYSW  
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。 <bXfjj6YJ@  
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。 "1&C\}.7  
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。 #]:yCiA  
下面就是产生这个functor的类: TTmNPp4q  
`DC)U1  
G~8C7$0z  
template < typename Actor > ~7 C` a$  
class do_while_actor rh${pHl  
  { d;:+Xd`  
Actor act; b0tr)>d  
public : ;-n+=@]7  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ~ ${. sD\  
KxGK`'E'r  
template < typename Cond > n_)d4d zl  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ;  -"\z|OQ  
} ; bf'@sh%W  
7od!:<v/  
C \H%4p1r  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 fE|([ ` !  
最后,是那个do_ Y=x]'3}^  
?#rDoYt/Sx  
+<"sC+2  
class do_while_invoker 9-Qu b+0o  
  { K {!eHTU  
public : ?X]7jH<iw;  
template < typename Actor > d; oaG (e  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const H^B/ '#mO  
  { hoO8s#0ED  
  return do_while_actor < Actor > (act); $0AN5 |`g\  
} j Bl I^  
} do_; +g/y)]AP  
|B;:Ald  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? <S6|$7{1  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 (YGJw?]  
最后来说说怎么处理break和continue kRTT ~  
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。 X@\rg}kP  
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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