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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda I4|p;\`fK  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 'Iyk`=R  
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, 7C2/^x P  
Qg 6m  
A9l^S|r  
}f&7<E  
  class filler ;t?pyFT2Z  
  { Ur&: Rr  
public : 8QC:ro  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} w5|@vB/pj  
} ; '2[ _U&e  
^"buF\3L  
Bl`e+&b  
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: 6w1:3~a  
Kyl(  
dje3&a  
(OG@]|-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); /-|xxy  
3&' STPpW  
1~7y]d?%  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 G$@X>)2N8  
H50nR$$<*Y  
+Z;0"'K'e  
+'#d*r91@  
二. 战前分析 3^ Z tIZ  
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。 tQ&#FFt,)  
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 uDoSe^0  
fs)O7x-B(  
9(X *[X#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  %;W8;  
  /* --------------------------------------------- */ m9e$ZZG$  
vector < int *> vp( 10 ); #='#`5_5  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); pu>LC6m3a  
/* --------------------------------------------- */ ~Q%QA._R?  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); R*&3i$S  
/* --------------------------------------------- */ ;QE Gr|(  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); -5>g 0o2  
  /* --------------------------------------------- */ T@vVff  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); uo%O\} #u9  
/* --------------------------------------------- */ \pPq ]k  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); T2(+HI2  
]iNSa{G  
v#/,,)m  
uPo>?hpq+  
看了之后,我们可以思考一些问题: n--`zx-['  
1._1, _2是什么? RgRcW5VxK  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 0?`#ko7~d  
2._1 = 1是在做什么? z.H`a+cl  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 [FCNW0NV  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Bf* F ^  
SfR!q4b=  
pEaH^(I*  
三. 动工 }oU&J81  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: S7SPc   
(6A{6_p  
rpXw 8  
rvfl~<G*  
template < typename T > Z'j<wRf  
class assignment CNN?8/u!@  
  { d*AV(g#B  
T value; 1)Ag|4  
public : q;AQ6k(  
assignment( const T & v) : value(v) {} ?41| e+p  
template < typename T2 > >qgBu_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 2 rBF<z7  
} ; #F6ak,9S4  
cM"I3  
oz0-'_  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 :m~lgb<  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment  9q5[W=|  
T(}da**X  
kN) pi "  
*lTu-  
  class holder JC+VG;kcs  
  { w'e enIX^^  
public : QMsnfG  
template < typename T > EPg?jKZava  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const e,4G:V'NX  
  { ujSzm=_P  
  return assignment < T > (t);  _HL3XT  
} 'qD9k J`  
} ; He@= bLLa  
ZEMo`O  
?@,:\ ,G  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: z&:[.B   
u,]yd*  
  static holder _1; df)1} /*L  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 g bh:Y}_FU  
EtcamI*`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Xg)yz~Ug  
而不用手动写一个函数对象。 }B.C#Y$@  
j)0R*_-B[  
Nl8Cctrf  
4NzHzn  
四. 问题分析 JU6np4  
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。 Z`!pU"O9l  
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。  y1saE  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 OH(+]%B78  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 WT)")0)[  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 >fdN`W }M  
O*PHo_&G  
五. 问题1:一致性 ) jvkwC  
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?| h ^c'L=dR  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 t5qAH++axN  
s [!SG`&  
struct holder :Ry 24X  
  { %qHT!aP  
  // =V , _  
  template < typename T > [4t KJ+v  
T &   operator ()( const T & r) const Y>%NuL|s  
  {  %!S  
  return (T & )r; P&YaJUq.u  
} Y^G3<.B  
} ; IO'Q}bU4vs  
^`7t@G$ D  
这样的话assignment也必须相应改动: t<7WM'2<y  
Rt|Hma  
template < typename Left, typename Right > n\YxRs7 hF  
class assignment `3KprpE8v  
  { L_r & 'B  
Left l; CvJm7c  
Right r; ZL>V9UWN  
public : P(;c`   
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,W-0qN&%/  
template < typename T2 > <j#EyGAV  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } -T8 gV1*(<  
} ; 1sJN^BvuG  
lN'/Z&62  
同时,holder的operator=也需要改动: ?X1#b2s  
iQF}x&a<  
template < typename T > <7^~r(DP  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const o~K2K5I  
  { -(.7/G'Vk>  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); $yAfs3/%)s  
} QFPx4F7(e  
8hfh,v5(  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 !;gke,fB  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 |DD?3#G01  
>C[1@-]G%7  
return l(rhs) = r; gT OMD  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 lo:~~l  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: c5R{Sl  
yh:,[<q  
template < typename Tp > cZ>W8{G  
class constant_t L'Zud,JKg  
  { 3c3Z"JV  
  const Tp t; zTB9GrU  
public : <3 }l8Z  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 'qJ-eQ7e  
template < typename T > ^Q>*f/.KN  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const R!,)?j;  
  { -/%jeDKp  
  return t; ([*t.  
} W<VHv"?V  
} ; BT3O_X`u  
@E2nF|N  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ntV >m*^  
下面就可以修改holder的operator=了 NO^t/(Z  
J"rwWIxO*  
template < typename T >  uN 62>  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const %ZyPK,("  
  { 1,QZnF!.x  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); z-5#bOABW  
} &|'6-wD.  
a7\L-T+  
同时也要修改assignment的operator() XB-|gPk  
j*4S]!  
template < typename T2 > `uA&w}(G  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Nh9!lBm*]  
现在代码看起来就很一致了。 ]ECZU   
e0HP~&BRs  
六. 问题2:链式操作 %}X MhWn{  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 }dJ ~Iy  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 8 -;ZPhN&  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 3gy;$}Lq T  
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。 NRSse"  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct QV$dKjMS  
B5HdC%8/}  
template < typename T > vXyo  
struct result_1 f+Medc~  
  { W;dzLgc  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 2gAdZE&Y  
} ; ,jsx]U/^  
Z(mn U;9{v  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: O^weUpe\  
YO$b#  
template < typename T > @^cgq3H'  
struct   ref [; ?{BB  
  { )]> '7] i  
typedef T & reference; b^DV9mO4J  
} ; 8'"/gC{  
template < typename T > %@93^q[\2  
struct   ref < T &> NoZ4['NI\  
  { :TYzzl43  
typedef T & reference;  jnzz~:  
} ; ysJhP .  
!9LAXM  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: -!G#")<  
irb.F>(x  
template < typename T > u6I0<i_KZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const :YXQ9/iRr  
  { Qfu*F}  
  return l(t) = r(t); ;To+,`?E;q  
} UN?T}p- oF  
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。 C%?D E@k  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 {_ho!OS>  
{C0^D*U:  
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 "rDzrz  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: }_:#fE  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 =tRe3o0(  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 -sH.yAvC6  
最后的布局是: k,iV$,[TF  
                Add  Ox*T:5  
              /   \ 40d9/$uzh  
            Divide   5 I u~aTgHX%  
            /   \ Doc'7P  
          _1     3 'A(-MTd%  
似乎一切都解决了?不。 \ Q8q9|g?]  
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。 p z+}7  
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。 4i\aW:_'i  
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: ^=Tu>{uD  
h8= MVh(I  
template < typename Right > <T.#A8c  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const C\ 2 >7  
Right & rt) const UFAMbI  
  { hPi :31-0  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0R5^p  
} 2td|8vDA  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 -kri3?Y,  
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。 X.AWs=:-  
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。 'j<:FUDJ  
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。 2N8sq(LK{  
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。 ^@LhUs>3  
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? V?V)&y] 4  
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: Nw$[a$^n  
OK2/k_jXN'  
template < class Action > '"fU2M<.  
class picker : public Action nP{sCH 1  
  { Z=Y_;dS9  
public : q,,>:]f#  
picker( const Action & act) : Action(act) {} $s(4?^GP  
  // all the operator overloaded qTa]th;  
} ; lp0T\ %  
]7R&m)16  
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。 nK%/tdq  
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: n.Eoi4jV'  
vb.Y8[  
template < typename Right > CbH T #  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const $h]Y<&('G  
  { uZ`d&CEh  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); xBE RCO^  
} UFIAgNKl  
D7_Hu'y<o  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Jn@Mbl  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 cM<hG:4%wX  
0@e}hv;  
template < typename T >   struct picker_maker {Fp`l\,  
  { s8yTK2v2\  
typedef picker < constant_t < T >   > result; PxVI {:Uz  
} ; 6v2RS  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 3{I=#>;  
  { .";tnC!e  
typedef picker < T > result; E ^SM`  
} ; xX&>5 "  
,ORG"]_F  
下面总的结构就有了: zr;Y1Xt4  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 rb}wv16?  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 23\j1?  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 77&^$JpM  
至此链式操作完美实现。 400Tw`AiJ  
G0; EbJ/&  
WP@JrnxO\`  
七. 问题3 < ;,S"e  
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。 Th;gps%b  
Z/6'kE{l  
template < typename T1, typename T2 > K'{W9~9Lq  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LnI{S{]wDh  
  { ~q]|pD"\K|  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); :a f;yu  
} "U5Ln2X{J  
hNq8 uyKx  
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: 5Ckk5b  
C>`.J_N  
template < typename T1, typename T2 > MNf@HG  
struct result_2 \BbOljM=  
  { bUAR<R'E  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ?;r8SowZ7  
} ; X.T\=dm%v  
=6Kv`  
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? =S[FJaIu7  
这个差事就留给了holder自己。 6Er0o{iI  
    e2-70UvW^  
(9YYv+GGd*  
template < int Order > |<$<L`xoe  
class holder; O2'bNR  
template <> B )1<`nJA  
class holder < 1 > EDgob^>  
  { 8W1K3[Jj<  
public : .y;\puNq  
template < typename T > 9OQ0Yc!3  
  struct result_1 kP}hUrDX5  
  { Fyh?4!/.  
  typedef T & result; T) Zt'M  
} ; mS w?2ba  
template < typename T1, typename T2 > 1W}nYU  
  struct result_2 kh>SrW]B%  
  { \\2k}TsB  
  typedef T1 & result; {sna)v$;  
} ; y[^k*,= 9  
template < typename T > /50g3?X,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;5Wx$Yfx  
  { _86*.3fQG  
  return (T & )r; :uIi ?  
} &Xn8oe  
template < typename T1, typename T2 > V'Z&>6Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 68J 9T^84  
  { /XW&q)z-Hl  
  return (T1 & )r1; 8=n9hLhqo  
} lZS_n9Sc  
} ; +C'TW^  
{#w A !>.  
template <> 6m-:F.k1(  
class holder < 2 > A'~%_}  
  { { /F rs*AF  
public : m<FWv2)^  
template < typename T > dK J@{d  
  struct result_1 nI`f_sp  
  { wZo.ynXT  
  typedef T & result; T]Tdx.B  
} ; fd5ZaE#f  
template < typename T1, typename T2 > H4 }%;m%  
  struct result_2 Bg 7j5  
  { L= :d!UF  
  typedef T2 & result; S/nj5Lh  
} ; ;LQ# *NjL\  
template < typename T > l\T!)Ql  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const v.l7Q  
  { "W &:j:o  
  return (T & )r; |2 YubAIZ(  
} "'z,[v 50&  
template < typename T1, typename T2 > kvW|=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const BrlzN='j}  
  { cQ3W;F8|n  
  return (T2 & )r2; Yo~LckFF  
} "wnpiB}  
} ; }pl]9  
T}L^CU0  
Ci7P%]9  
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> >。 7K>D@O  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: jb|mip@` <  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: %1-K);S J  
e-CNQnO~  
return l(i, j) = r(i, j); X$7Oo^1;  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 3d*&':  
| ((1V^  
  return ( int & )i; T~i%j@Q.6  
  return ( int & )j; w24{_ N  
最后执行i = j; X(Y#9N"  
可见,参数被正确的选择了。 r/NSD$-n  
[x2JFS#4  
^CZCZ,v  
d5@X#3Hd  
ADv^eJJ|  
八. 中期总结 GBH_r 0  
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: K3vseor  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 v2 29H<  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 fm(mO%  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor @4IW=V  
up\oWR:  
&8[ZN$Xe"  
[>W"R1/  
KQG-2oW  
s? QVX~S"  
九. 简化  \#4m@  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 U@Z>/ q  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 nNt*} k  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: f4]N0  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 "z rA``  
  +-*/&|^等 ~bdv_|k  
2. 返回引用。 0 HGlf  
  =,各种复合赋值等 vU=9ydAj?  
3. 返回固定类型。 "$XYIuT  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 2v0!` &?M{  
4. 原样返回。 ~I{EE[F>qL  
  operator, 9T(L"9r-e  
5. 返回解引用的类型。 ;B&^yj&;  
  operator*(单目) BjJ,"sT  
6. 返回地址。 K)\(wxv  
  operator&(单目) s|Z:}W?{  
7. 下表访问返回类型。 `W@T'T"  
  operator[] )PR3s1S^  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 9n1ZVP.ag  
  operator<<和operator>> "(s6aqO$  
K&=D-50%  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 kOw=c Gt  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: J,f/fPaf7  
z{ptm7  
template < typename Left > 7;&(}  
struct value_return y|$R`P  
  { *)u?~r(F  
template < typename T > bS>R5*Zp  
  struct result_1 HF"Eys  
  { >~_J q|KBB  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 6+.>5e  
} ; a:85L!~:l  
*HR +a#o  
template < typename T1, typename T2 > m#tpbFAsc  
  struct result_2 >lrhHU  
  { 8z Y)J#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ]kx-,M(  
} ; P0^c?s"I  
} ; 8{dEpV*  
/Rj#sxtdw  
}g~g50ci  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 5iVQc-m&  
$9 K(F~/  
下面我们来剥离functor中的operator() pz{'1\_+9  
首先operator里面的代码全是下面的形式: )zU:  
]*qU+&  
return l(t) op r(t) ~g6"'Cya?k  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) e}c&LDgU  
return op l(t) `ncNEHh7K  
return op l(t1, t2) \)OEBN`9#  
return l(t) op ~.J,A\F  
return l(t1, t2) op tJNIr5o  
return l(t)[r(t)] zh\$t]d<I  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 4o<*PPA1  
Gqb])gXpl  
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: ]4`t\YaT  
单目: return f(l(t), r(t)); ;B~P>n}}_]  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); .u l 53 m  
双目: return f(l(t)); +Mk#9 r  
return f(l(t1, t2)); }Z\wH*s`  
下面就是f的实现,以operator/为例 @Br {!#Wf  
u:@U $:sZ  
struct meta_divide Y25^]ON*\^  
  { #02Kdo&Vy  
template < typename T1, typename T2 > Zb(E:~h\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) AEY$@!8  
  { q/NY72tj0  
  return t1 / t2; #E DEYEW7  
} 9Hd;35 3Q  
} ; !;S"&mcPDJ  
.[?BlIlm  
这个工作可以让宏来做: R_^/,^1  
'cV?i&;  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ yhpz5[AuO  
template < typename T1, typename T2 > \ rEdY>\'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; =7%o E[  
以后可以直接用 V|'1tB=;*1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) !nd*W"_gQ/  
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 qi(*ty  
(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。。。) b7HffO O  
d H? ScXM=  
5rb-U7 /  
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 9'nH2,_  
)0k']g5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > y7: tr  
class unary_op : public Rettype {hQ6K)s  
  { 2C$R4:Ssw)  
    Left l; & ze>X  
public : (CJ.BHu]  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9@K.cdRjQ  
\}5p0.=  
template < typename T > d,0 }VaY=D  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PE"v*9k  
      { {^}0 G^  
      return FuncType::execute(l(t)); ]E3<UR  
    } ('C7=u&F  
#]E(N~  
    template < typename T1, typename T2 > ujr(K=E  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y ya`&V  
      { A(8n  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); AQss4[\Dx  
    } } fZ`IOf  
} ; h5"Ov,K3[  
ibpzeuUl  
@?kM'*mrZM  
同样还可以申明一个binary_op $g10vF3  
D\1k.tI  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  fvEAIs  
class binary_op : public Rettype 4-R^/A0  
  { ^e Gue  
    Left l; jZpa0grA  
Right r; 9zBMlc$X  
public : X[](Kj^`<  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :7g=b%;  
T6#CK  
template < typename T > WC,+Cn e  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 47r&8C+&\  
      { f )Z%pgB  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); t<j^q`;@v  
    } amWD-0V  
zR;X*q"T$4  
    template < typename T1, typename T2 > I.'b'-^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QA#3bFZt1n  
      { (=4W -z7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ytz SAbj  
    } FT.,%2  
} ; @U{<a#  
:hRs`=d"r  
Ju2l?Rr X  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 b:J(b?  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 MZ> 6o5K|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) FLZWZ;  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 S4CbyXW  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! |X19fgk  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 k]A8% z  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 7.Kc:7  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) bFS>)  
下面是修改过的unary_op Bux [6O %  
Hr<o!e{Y  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > px;/8c-  
class unary_op en F:>H4  
  { (1R?s>3o  
Left l; L!Cz'm"Nl  
  !v.9"!' N  
public : #R0A= !  
"=. t 36#  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Lw1EWN6}_&  
.|qK +Hnc  
template < typename T > h}`!(K^;3  
  struct result_1 cO2& VC  
  { !4"^`ors$  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; U69u'G:  
} ; fBn"kr;  
/u%h8!"R  
template < typename T1, typename T2 > &MZ$j46  
  struct result_2 nlYR-.  
  { +!IQj0&'Y3  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $~0Q@):  
} ; WE6a'  
B/JO~;{  
template < typename T1, typename T2 > -t2T(ha  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "9EE1];NT  
  { 2& PPz}Sw  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); wxg^Bq)D*R  
} dy__e^qi  
rl#vE's6.e  
template < typename T > / $  :j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OLGBt  
  { {`=0 |oP}  
  return OpClass::execute(lt(t)); K,'*Dz  
} cJo\#cr  
^9OUzTF  
} ; O,bkQY$v  
@`opDu!  
,#FLM`  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 9Jf)!o8  
好啦,现在才真正完美了。 Rlnbdb;!k  
现在在picker里面就可以这么添加了: 1OLqL  
?bZovRx  
template < typename Right > Wz4&7KYY  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const zya5Jb:Sg  
  { =gfI!w  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ?"#%SKm  
} QxuhGA  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 p.I.iAk%G^  
T{qTj6I  
H1GRMDNXOA  
Jj~EiA  
 T9)nQ[  
十. bind &cWjE x  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Z=B_Ty  
先来分析一下一段例子 FGO[ |]7IN  
l0&EZN0V2  
J:uW`R  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ^-mRP\5  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 S##1GOO  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 \^(0B8|w  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 >Rvx[`|O!m  
我们来写个简单的。 g4`Kp; }&'  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: UJ-?k &j,  
对于函数对象类的版本: 6u`F d#  
@`tXKP$so  
template < typename Func > ES~^M840f  
struct functor_trait iwz  
  { HEL!GC>#  
typedef typename Func::result_type result_type; c_aZ{S  
} ; 5D M"0  
对于无参数函数的版本: CQel3Jtt.  
du$|lxC  
template < typename Ret > W$U0[^1  
struct functor_trait < Ret ( * )() > RLlU" sw+{  
  { J q{7R  
typedef Ret result_type; xtPLR/Z  
} ; L9pvG(R%  
对于单参数函数的版本: lis/`B\x  
*  tCS  
template < typename Ret, typename V1 > JN^ &S  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > lo%;aK  
  { AL$&|=C-$  
typedef Ret result_type; izh<I0  
} ; &g2 Eptx#  
对于双参数函数的版本: DD" $1o"  
Kvsh  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > z <mK>$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > KH\b_>wU2  
  { &//wSlL3  
typedef Ret result_type; DAo~8H  
} ; iAT)VQ&  
等等。。。 8Ll[ fJZA  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy =%'`YbD$  
ZmOfEg|h\  
template < typename Func > D\<y)kh  
struct func_return 8/)qTUx:  
  { Ii7QJ:^  
template < typename T > y_xnai  
  struct result_1 G'YH6x,  
  { omWJJ|b~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ikE<=:pe  
} ; K)TrZ 2  
~|wbP6</:-  
template < typename T1, typename T2 > # :T-hRu  
  struct result_2 \{Q?^E  
  { S+TOSjfis  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \om%Q[F7a  
} ; {3N'D2N  
} ; )%!XSsY.N|  
u?s VcD[  
ng:Q1Q9N  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 wts=[U`(  
uEc<}pV  
template < typename Func, typename aPicker > NrP0Ep%V  
class binder_1 p ?wI9GY  
  { '`1CBU$  
Func fn; (98Nzgxgx}  
aPicker pk; :eo  
public : CK, 6ytB  
=^ T\Xs;GK  
template < typename T > NEa>\K<\  
  struct result_1 r>bJ%M}  
  { N'xSG`,Mg  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; *T0q|P~o%  
} ; k6=nO?$  
`9k0Gd  
template < typename T1, typename T2 > 0Z{j>=$  
  struct result_2 npRS Ev  
  { Be+0NXLVy  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %e*@CbO$  
} ; 5SkW-+$  
5>AX*]c  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} T{wuj[ Q#:  
u&wiGwF[  
template < typename T > t4?DpE  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QRLt9L  
  { OT'[:|x ;  
  return fn(pk(t)); !x'/9^i~v  
} Z,iHy3`  
template < typename T1, typename T2 > u1xSp<59C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #97h6m?  
  { Fs[aa#v4B  
  return fn(pk(t1, t2)); Vb BPB5 $q  
} u{["50~  
} ; ] }f9JNf$  
Pz$R(TV  
q\\gpCgp  
一目了然不是么? vFEQ7 qI  
最后实现bind /  g 2b  
IHRGw  
kA7mLrON  
template < typename Func, typename aPicker > H(Eh c  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) I@\OaUGr+  
  { BC'llD  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); s`>[F@N7.o  
} [5Lz/ix=  
9P{;H usNw  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Xy%p"b<  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 imiR/V>N  
7 I>G{  
十一. phoenix epgPT'^  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: sUPz/Z.h  
@?"h !fyu  
for_each(v.begin(), v.end(), !Ra*)b "  
( =~p>`nV  
do_ -\#0]F:-  
[ r_;9' #&'  
  cout << _1 <<   " , " /rSH"$  
] [V:\\$  
.while_( -- _1), 2k<;R':  
cout << var( " \n " ) fA89|NTSUh  
) 10H)^p%3+  
); <oz!H[!  
zRPeNdX  
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: vB+ '  
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 Zdn~`Q{  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 "1, pHR-+R  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 0T46sm r  
H*9~yT' Q  
@Vu(XG  
template < typename Cond, typename Actor > ~H!S,"n^,P  
class do_while "+unS)M;Y  
  { ;t+ub8  
Cond cd; jbR0%X2  
Actor act; E\C9|1)  
public : YM DMH"3  
template < typename T > 6S~sVUL9`  
  struct result_1 p0pWzwTG3  
  { @_z4tUP  
  typedef int result_type; Q?X>E3=U  
} ; uw2hMt (N  
Ge<nxl<Bd  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} vv=VRhwF  
`UBYp p  
template < typename T > gJM`[x`T  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y/7 $1k  
  { (64yg  
  do r7',3V  
    { p ]d] QMu  
  act(t); -I=l8m6L  
  } FHV-BuH5  
  while (cd(t)); ^+g$iM[`f  
  return   0 ; jRL<JZ1N  
} J(6oL   
} ; i'\T R|qd  
u7=U^}#  
[}&Sxgv  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). >KJ+-QuO&  
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。 ) Yd?m0m*  
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。 r\/+Oa'  
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。 M|R b&6O  
下面就是产生这个functor的类: x*/S*!vx\  
^yOZArc'r  
F;]%V%F.X  
template < typename Actor > \eFR(gO+  
class do_while_actor l]5w$dded~  
  { y:6; LZ9[  
Actor act; _8E/) M  
public : &%-73nYw  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} N ,z6y5Lu  
=W'Ae,&  
template < typename Cond > r-<F5<H+K@  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; IC7M$  
} ; [Vma^B$7Vj  
)6aAB|  
r9dyA5oD  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ow]053:i  
最后,是那个do_ MNV % =G  
Gh}*q|Lz  
ukUGvK  
class do_while_invoker v\{!THCSh  
  { vuYSVI2=H  
public : O6OP =K!t:  
template < typename Actor > Er{>p|n =  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const yNTK .  
  { ej"+:. "\e  
  return do_while_actor < Actor > (act); 0vw4?>Jf@  
} VTH> o>g  
} do_; >qF CB\(  
^- d%r  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? -(=eM3o-9m  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 3p'I5,}  
最后来说说怎么处理break和continue Cid ;z  
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。 GmP@;[H"  
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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