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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda }"RVUYU  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 SH"<f_  
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, $\k)Y(&  
S^i8VYK,C5  
K5<2jl3S  
it>Bf;  
  class filler y% !.:7Y  
  { $zhvI*0  
public : >X[:(m'  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 7[L%j;)bw  
} ; %WP[V{,F  
C\Ob!sv%H  
)_Hv9!U]e  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: v9TIEmZ  
W4#DeT  
Y[VXx8"p  
gs.+|4dv  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 18kWnF]n=  
t\2-7Ohj6  
wmMn1q0F  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 k ^KpQ&n  
j)nE!GKD(  
^G5fs'd  
qUg/mdv&  
二. 战前分析 EKw)\T1  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 aWvC-vZk  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ]A\qI>,  
{w ,^Z[<  
a>6M{C@pd  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Mx# P >.  
  /* --------------------------------------------- */ n Jz*}=  
vector < int *> vp( 10 ); V'za,.d-  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); xrlyph5mE  
/* --------------------------------------------- */ (Xz q(QV  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Gw6Od j  
/* --------------------------------------------- */ Qi qRx  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 5>H&0> \  
  /* --------------------------------------------- */ ::GW  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); -IDhK}C&T  
/* --------------------------------------------- */ FyXO @yF  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 0>;[EFL  
7)>L#(N  
wpNb/U  
p Zxx  
看了之后,我们可以思考一些问题: 8{%&P%vf  
1._1, _2是什么? tmeg=U7  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 3fE0cVG*  
2._1 = 1是在做什么? XCgC^c'  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 JHg;2xm"<K  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 8A*tpMV?J  
V sL*&Fk  
)$pqe|,  
三. 动工 P;X0L{u0H  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 6%o@!|=I  
uzp\<\d-t  
g<w1d{Td  
d;3f80Kd*  
template < typename T > bx7hQzoX=b  
class assignment 5yW}#W>  
  { l r~>!O  
T value; 8@6*d.+e  
public : u2':~h?l  
assignment( const T & v) : value(v) {} c*(=Glzn  
template < typename T2 > V6Of(;r  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } b ts*qx&)  
} ; PKGqu,J,  
)1YGWr;ykS  
;s4e8![o3  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 a@ ? Bv  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 4VA]S  
dry%aT  
ds2xl7jg  
:efDPNm5  
  class holder Tjj27+y*\  
  { =*UVe%N4  
public : HuxvIg  
template < typename T > 'I[xZu/8yg  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ^R+CkF4l l  
  { !_dW  `  
  return assignment < T > (t); {=Py|N \\t  
} pUgas?e&  
} ; i1HO>X:ea  
!:_krLB<  
!l9 #a{#6l  
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: 6Tq2WZ}<'  
Pi%-bD/w  
  static holder _1; V Kc`mE  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 k?Zcv*[)D+  
l`:-B 'WM  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); An BM*5G  
而不用手动写一个函数对象。 [H2su|rBI`  
COH.`Tv{*  
#S|On[Q!  
h`tf!MD]  
四. 问题分析 1bCS4fs^>  
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。 eI -FJ/CJ  
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。 i-sm9K'ns  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 k6;pi=sYNW  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 $7Tj<;TV  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 @3I?T Q1  
4LJOT_  
五. 问题1:一致性 a=[|"J<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?| 1u* (=!  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 S! .N3ezn  
On@p5YRwW  
struct holder {#+'T13sx  
  { a uve&y"R  
  // G<~P||Lu^  
  template < typename T > I%0J=V;o{  
T &   operator ()( const T & r) const #vR5a}BAk  
  { %nkbQ2^  
  return (T & )r;  sJ_3tjs)  
} kPnuU!  
} ; ]/mRMm9"3h  
Yp $@i20  
这样的话assignment也必须相应改动: w#sP5qKv8  
1fh6A`c  
template < typename Left, typename Right > 8PGuZw<  
class assignment ;s-fYS6(>{  
  { 52*KRq o  
Left l; +C4NhA2  
Right r; q(5  
public : Wk/Il^YG  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (j}edRUnB  
template < typename T2 > ,^T0!k$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } lF$$~G  
} ; p"n3JV.~k+  
m&Y?]nbq  
同时,holder的operator=也需要改动: w`Rt"d_B  
_b[Pk;8}j;  
template < typename T > \@7 4I7  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const &KeD{M%  
  { ZD8E+]+  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); b$B-LvHd1  
} B=i%Z _r]w  
^Ov+n1,)  
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。 T%2%*oa  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 VmTgD96  
#XAH`L\  
return l(rhs) = r; dQAo~] B  
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。 M[&p[P@  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 2AjP2  
x=44ITe1n[  
template < typename Tp > p"NuR4   
class constant_t U9//m=_  
  { A~wyn5:_  
  const Tp t; \H/}| ^+@  
public : ${7s"IX  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ">R`S<W  
template < typename T > ]=%u\~AvL  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Lor__ K  
  { /.m}y$@GV  
  return t; %U&ztvR0C  
} StMvz~  
} ; )B Xl|V,  
5R#:ALwX:  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Q".p5(<  
下面就可以修改holder的operator=了 lp]q%P  
|Fzt| \  
template < typename T > &. "ltB  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const $K!6T  
  { 3WY:Fn+#  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); R #m1Aa  
} FHZQyO<|  
<Ow+LJWQK  
同时也要修改assignment的operator() vg[zRWh8  
O u{|o0  
template < typename T2 > k%({< ul  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } toC|vn&P  
现在代码看起来就很一致了。 $b"Ex>  
8X= 2#&)  
六. 问题2:链式操作 "I45=nf  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 9h^TOZK)  
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。 g);.".@"  
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。 $s5D/60nO  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 <D(|}5qR  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ~fly6j|u  
ltmD=-]G_  
template < typename T > q62U+o9G  
struct result_1 9B1bq#  
  { [AAIBb +U  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; @S  Quc  
} ; Y/34~lhyl  
} 71 9_DF  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: <h1J+  
&}lRij&`  
template < typename T > /d1V&Lj  
struct   ref _." X# }W  
  { V4x6,*)e  
typedef T & reference; *|/kKvN  
} ; H AMps[D[  
template < typename T > !o/;"'&E  
struct   ref < T &> Yk#$-"c/a  
  { l)91v"vJ  
typedef T & reference; VV=6v;u`  
} ; ]hA]o7 k  
LfG$?<}hR  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Kl+4A}Uo  
d Y]i AJ  
template < typename T > K|{&SU_m  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const q|R$A8)L.  
  { 4S,/Z{ J.  
  return l(t) = r(t); D$bJs O  
} <e'l"3+9(  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 vTYgWR,h  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 }{ "RgT-qG  
\E2S/1p  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 h>jp.%oOu  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: A/*h[N+2!  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 *Ja,3Qq  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 0'tm.,  
最后的布局是: n(el  
                Add :Nw7!fd  
              /   \ \b|Q`)TK  
            Divide   5 |0a GX]Y  
            /   \ .1?7)k v  
          _1     3 `v$Bib)  
似乎一切都解决了?不。 {c:ef@'U  
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。 h5m6 )0"  
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。 3ocRq %%K  
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: +N!!Z2  
5v-o2  
template < typename Right > 0i9C\'W`  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 7)+%;|~  
Right & rt) const >R8eAR$N  
  { qy~@cPT  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .(8eWc YK  
} W/I D8+:i  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 +\`t@Ht#  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 h}(GOY S)  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 t%>x}b"2T  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 {:d9q  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 o[CjRQY]P  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? I~I$/j]e`  
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: ]%/a'[  
]$96#}7N  
template < class Action > \%:]o-+"I  
class picker : public Action >iB-gj}>X  
  { b'~IFNt*^  
public : i3\6*$Ug  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 9k>=y n  
  // all the operator overloaded <S%kwS  
} ; @IwVR  
QG=&{-I~[3  
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。 SB`"%6  
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: " ^:$7~%bA  
|MXv  w6P  
template < typename Right > vxC,8Z  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const auT$-Ki8  
  { i#y3QCNqf^  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6J%+pt[tu  
} j{a3AEmps  
iVGc\6+'  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > *Ad7GG1/u  
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。 yS:1F PA$_  
-a$7b;gF  
template < typename T >   struct picker_maker XZ8;Ow=  
  { mh8~w~/[  
typedef picker < constant_t < T >   > result; aF\?X &|  
} ; spt='!)4  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Ev;ocb,  
  { vVi))%&S(  
typedef picker < T > result; g$ oe00b  
} ; )z#M_[zC>  
uua1_# a  
下面总的结构就有了: *!y.!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。 lhA<wV1-9G  
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。 zx{O/v KG  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 r'ydjy  
至此链式操作完美实现。 5=.EngG  
q#~]Hp=W5  
|.Pl[y  
七. 问题3 'qg q8  
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。 mjqVP.  
/RmHG H!  
template < typename T1, typename T2 > _}B:SM  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R?Or=W)i  
  { |O]oX[~  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); K9y!ZoB  
} nC5  
NK@G0p~O  
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: 8HLcDS#  
7E9h!<5v  
template < typename T1, typename T2 > .1F^=C.w  
struct result_2 H19CVc\B  
  { k98}Jx7J)"  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; x@]pUA1  
} ; 6A& f  
k&1~yW  
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? '.wyfSH@  
这个差事就留给了holder自己。 y[l19eU  
    g{ cHh(S  
cKX6pG  
template < int Order > 1Bz'$u;  
class holder; FT* o;&_QS  
template <> jbqhNsTNK  
class holder < 1 > :oH"  
  { GBZx@B[TY  
public : =R^V[zTn_  
template < typename T > $bU|'}QR  
  struct result_1 ~4mgYzOmD`  
  { .#;;pu7W  
  typedef T & result; fodr1M4J  
} ; f#p.=F$  
template < typename T1, typename T2 > >, &6zj  
  struct result_2 #mX=Y>l  
  { *S.2p*Vd  
  typedef T1 & result; P~0d'Oi  
} ; O>Nop5#o  
template < typename T > kgz2/,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ?6 "F.\ O@  
  { %Iv0<oU  
  return (T & )r; URW'*\Xjb  
} .Wq`q F(;  
template < typename T1, typename T2 > qu[x=LZ_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,diV;d  
  { e6f!6a+%  
  return (T1 & )r1; i%W,Y8\uf*  
} `C`_2y8  
} ; h<9h2  
h(I~HZ[K&T  
template <> OX ?9 3AlG  
class holder < 2 > >29eu^~nh  
  { Z<|ca T]Q(  
public : P$)9osr  
template < typename T > x c-=;|s  
  struct result_1 56o?=|  
  { dxkXt  k  
  typedef T & result; @Ey(0BxNu  
} ; MWCP/~>a2  
template < typename T1, typename T2 > C<6IiF[>%  
  struct result_2 3Nh;^  
  { 0rT-8iJp4P  
  typedef T2 & result; flLC\   
} ; J680|\ER  
template < typename T > cmu5KeH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Fa9]!bW  
  { UJ)\E ^Hp  
  return (T & )r; t9PS5O ;  
} ?#\?&uFJ}  
template < typename T1, typename T2 > SF;;4og  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8jjJ/Mz`  
  { 'W$jHs  
  return (T2 & )r2; f$k#\=2%  
} )4a&OlEI  
} ; CPGXwM=   
e@L'H)w,  
h2KXW}y"4  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 6kjBd3  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: |J`YFv  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: u:N/aaU=  
^G# =>&,  
return l(i, j) = r(i, j); %.b)%=  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ;=Bf&hY&  
-Tk~c1I#`  
  return ( int & )i; ha'oLm#  
  return ( int & )j; @yB!?x  
最后执行i = j; g B<p  
可见,参数被正确的选择了。 -^;G^Uq6=  
)j@k[}R#g  
`ivr$b#  
-b(:kAwStk  
[/*85 4  
八. 中期总结 |n=kYs  
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: ,_Fq*6  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 i[^?24~ c  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Vk$zA<sw"  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor N:clwmo  
KL0u:I(lWU  
@dJ s  
m5zP|s1`['  
89@89-_mC  
'oEFNC9V  
九. 简化 GA6Z{U{XS  
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。 o&?Tz*"l  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 NeHR% a2~  
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: ,q/K&'0`  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 G+'MTC_  
  +-*/&|^等 $K,rVTU  
2. 返回引用。 2X)E3V/*  
  =,各种复合赋值等 Z[AJat@H  
3. 返回固定类型。 E] t:_v  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) J(M0t~RZ  
4. 原样返回。 ez86+  
  operator, T[<llh'+  
5. 返回解引用的类型。 bR*T}w$<  
  operator*(单目) $z{HNY* 2  
6. 返回地址。 QD<^VY6  
  operator&(单目) !V@Y \M d  
7. 下表访问返回类型。 v<tH 3I+   
  operator[] 0wZLkU_(  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ?GD{}f33  
  operator<<和operator>> ozkN&0  
rgIJ]vmy<H  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 J}`K&DtM9  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 9T|7edl  
D/{Tl  
template < typename Left > o|l)oc6{  
struct value_return n1uJQt  
  { v2EM| Q xp  
template < typename T > w>H!H6Q  
  struct result_1 \ fU{$  
  { x7Ly,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; zmf5!77  
} ; A>OL5TCl  
xJ>hN@5}i  
template < typename T1, typename T2 > c 2?(.UV  
  struct result_2 52l|  
  { MY9?957F  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ?8! 4!P%n  
} ; '/;#{("  
} ; z=>]E 1'RL  
V)Z*X88:Tv  
B Ibcm,YQ  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait uTP=kgYqJ  
s4MP!n?gB  
下面我们来剥离functor中的operator() PM=I  
首先operator里面的代码全是下面的形式: SP HeI@i  
~LO MwMHl  
return l(t) op r(t) vCbqZdy?  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 4p>@UB&U  
return op l(t) 9Wx q  
return op l(t1, t2) 5 ;dg#hO  
return l(t) op gA2\c5F<  
return l(t1, t2) op XV%L6x  
return l(t)[r(t)] *[W!ng  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 4=F~^Xc`  
N;-+)=M,rf  
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: t}nZrD  
单目: return f(l(t), r(t)); IH[/fd0  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); r]BB$^@@V  
双目: return f(l(t)); :;{U2q+  
return f(l(t1, t2)); qdZn9i  
下面就是f的实现,以operator/为例 4^70r9hV9  
fgn*3 pg  
struct meta_divide kt X(\Hf!  
  { jc Ie<i;  
template < typename T1, typename T2 > xC<OFpI\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) NO`a2HR$  
  { )dC%g=dtc  
  return t1 / t2; G0> 'H1Z  
} b4ORDU  
} ; r^#.yUz  
>4~{ CXZ  
这个工作可以让宏来做: Xd|@w{.m*  
:$/lGIz  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ;13lu1  
template < typename T1, typename T2 > \ (.%:Q0i1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 7ou2SL}k  
以后可以直接用 |`qur5h`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ?PyI#G   
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 /o8`I m   
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) [^ 7^&/0  
<&l3bL  
A8c'CMEm  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 D9#e2ex]  
<po(7XB  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )]>=Uo  
class unary_op : public Rettype ]Z<{ ~  
  { |4X:>Ut]  
    Left l; K.l?R#G`,F  
public : *1;<xeVD  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} G-M!I`P  
{l *ps-fi  
template < typename T > 1v`<Vb%"}T  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _k5KJKvr  
      { vuDp_p*]S  
      return FuncType::execute(l(t)); JguE#ob2  
    } IO^O9IEx,  
JO+ hD4L  
    template < typename T1, typename T2 > b LL!iz?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {*jkx,|  
      { v8 6ls[lzu  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); DNki xE*  
    } [u)^QgP  
} ; -k$rkKHZ(  
H[]j6D  
]C)PZZI='  
同样还可以申明一个binary_op ru'Xet  
<0R?#^XBZB  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ih ,8'D4  
class binary_op : public Rettype mjBXa  
  { u@|GQXC  
    Left l; m&2< ?a}l  
Right r; Sw'DS  
public : $`l- cSH;  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Q$kSK+ q!  
,"j |0Q  
template < typename T > .O1g'%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8{Zgvqbb  
      { Q*mPU=<  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); a&XURyp  
    } O%0G37h  
,p$1n;  
    template < typename T1, typename T2 > >K50 h  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !^l<jrM  
      { g%4|vA8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); z${B|  
    } |!57Z4X  
} ; !8l4H c8  
)2bPu[U  
J]N-^ld\\  
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 4!/{CGP  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 A`X$jpAn&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) h"wXmAf4%  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 P_&2HA,I  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! I"T_<  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Vs{|:L+  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 5Z`f)qE  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 5G\vV]RR&  
下面是修改过的unary_op G9Xrwk<g4  
YdE$G>&em  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > d['BtVJ  
class unary_op i/)Uj-*G)  
  { /7P4[~vw  
Left l; eW7;yH  
  lD !^MqK  
public : ~5cLI;4h  
=C<_rBY  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ZZl)p\r  
eT}c_h)  
template < typename T > JRU)AMMU&  
  struct result_1 W J^r~*r  
  { B[cZEFo\  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 61!R -  
} ; }ZvL%4jT  
Bz7T1B&to  
template < typename T1, typename T2 > ^(UL$cQ>  
  struct result_2 'H*S-d6V  
  { 6AZ/whn#  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3( AgUq  
} ; bX5>qqB]  
1{nXmtvr  
template < typename T1, typename T2 > Y}nE/bmx&9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8Jxo;Y  
  { 'y;[ fwo7  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); iSIj ?.  
} 7c+TS--  
";s?#c  
template < typename T > <K4'|HU/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @uT\.W:Q2  
  { 4HkOg)a  
  return OpClass::execute(lt(t)); f&{2G2 O%  
} sl/#1B   
0QEVL6gw  
} ; U.?,vw'aai  
7M^!t X  
;wTl#\|w0  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ;'R{b$B;|  
好啦,现在才真正完美了。 u]"oGJj1  
现在在picker里面就可以这么添加了: FS`{3d2K +  
ic?6p  
template < typename Right > 3{]i|1&j  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const /lAt&0  
  { r+ v*(Tu  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); .xCO_7Rd  
} 3VA Lrb;  
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。 m:Z=: -x  
yWt87+%T  
V\)@Yk2  
6^UeEmjc  
).-B@&Eu%  
十. bind 1 ,[T;pdDd  
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。 [y=k}W}z  
先来分析一下一段例子 .w[]Q;K_[)  
4wBMBCJ;P  
)Q 6R6xW  
int foo( int x, int y) { return x - y;} x:@HtTX  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 *9?-JBT&F  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ~~:i+-[  
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。 G~u94rw|:  
我们来写个简单的。 ~i6tc d  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 3H@TvV/;f  
对于函数对象类的版本: ,j9}VnW)  
R;'Pe>  
template < typename Func > UiaY0 .D  
struct functor_trait 6D3fkvc Z  
  { TQ>kmHWf/  
typedef typename Func::result_type result_type; f}  eZX  
} ; Lgvmk  
对于无参数函数的版本: Zp l?zI  
N;<<-`i  
template < typename Ret > T4o}5sq}S  
struct functor_trait < Ret ( * )() > eP[azC"G[  
  { rK}*Uwut  
typedef Ret result_type; q.uIZ  
} ; q;t T*B W  
对于单参数函数的版本: \W}?4kz  
!=|3^A  
template < typename Ret, typename V1 > 8$xg\l0?KK  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Hz%#&E  
  { 6-QTqb?U;N  
typedef Ret result_type; 1th|n  
} ; @6}c\z@AxM  
对于双参数函数的版本: 0@^YxU[YN  
kM]?  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > XvZg!<*OH  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Q5{i#F7nJm  
  { C4TJS,!1rH  
typedef Ret result_type; 7cY_=X-?Y  
} ; tezsoR!.ak  
等等。。。 )5Gzk&|  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy "2N3L8?k  
VO#]IXaP  
template < typename Func > K=+w,H# `C  
struct func_return GkaIqBS  
  { 2O`uzT$  
template < typename T > SYeCz(H>d  
  struct result_1 1MX:^L!f8  
  { zrD$loaW.'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .+|G`*1<i  
} ; &6r".\; ^  
H_vOZ0  
template < typename T1, typename T2 > p\b:uy6#  
  struct result_2 "xdXHuX  
  { q8P| ]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =n i&*&  
} ; >umcpkp- h  
} ; )Xl/|YD  
-Ufd+(   
t 0nGZ%`  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 L8/o9N1  
j}#48{  
template < typename Func, typename aPicker > <P(d%XEl  
class binder_1 QYyF6ht=!  
  { b ]1SuL  
Func fn; _I3j 7f,V  
aPicker pk; 9\R:J"X  
public : 2AzF@Pi^z  
.LN&EfMenF  
template < typename T > +, p  
  struct result_1 L8T T54fM  
  { u}qfwVX Z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ce 1KUwo]  
} ; 'O \YL(j_e  
v9u/<w68!  
template < typename T1, typename T2 > ~EpMO]I  
  struct result_2 ^['%wA%  
  { ov*zQP  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ga+\b>C  
} ; fw|r{#d  
XDz![s  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} {jJUS>  
<!-8g!  
template < typename T > 2JUX29rER  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UN_lK<utF  
  { FavU"QU&|  
  return fn(pk(t)); n|yl3v  
} 1Jd82N\'  
template < typename T1, typename T2 >  Pb+oV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :-Ho5DHg  
  { J<>z}L{  
  return fn(pk(t1, t2)); QE=Cum  
} *{)[:;  
} ; E)NH6 ~  
JrOp-ug  
k2j:s}RHY  
一目了然不是么? q !EJs:AS  
最后实现bind D2[uex  
)wCA8  
4 (bV#   
template < typename Func, typename aPicker > F, %qG,  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) zTAt% w5  
  { Haaungb"  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); <@A/`3_O)  
} cx1U6A+  
mhnD1}9,Ih  
2个以上参数的bind可以同理实现。 `0=0IPVd  
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。 |.*),t3 (w  
gmj a2F,  
十一. phoenix c zL[W2l   
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: jf$6{zO6j  
42Tjbten_u  
for_each(v.begin(), v.end(), zi:GvTG  
( \G#Qe*"'K  
do_ #- z*c  
[ Zo-E0[9  
  cout << _1 <<   " , " ^.nvX{H8~=  
] 7$8z}2  
.while_( -- _1), ?*9U d  
cout << var( " \n " ) gD@ &/j7  
) q4xB`G  
); 67<zBw2  
4)]g=-3  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 8rGW G  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ^h1VCyoR*  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 N#bWMZ"  
那么我们就照着这个思路来实现吧: (=QaAn,,R  
7 I&7YhFI  
{QM;%f  
template < typename Cond, typename Actor > )>\J~{  
class do_while oZA|IF8U0  
  { A0V"5syY  
Cond cd; wkdd&Nw;  
Actor act; F$ZWQ9&5U0  
public : f"k?Ix\ e  
template < typename T > lqF{Y<l  
  struct result_1 o~NeS|a  
  { l(v$+  
  typedef int result_type; 0`h[|FYV  
} ; KQJn\#>  
{l0;G) -  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} rPaD#GA[7  
69dFd!G\  
template < typename T > [{}9"zB$x0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h| !B;D  
  { oeDsJ6;  
  do 6!n"E@Bwu  
    { SR*%-JbA  
  act(t); vk5pnCM^3  
  } Ua5m2&U1  
  while (cd(t)); T!"<Kv]J  
  return   0 ; >m:.5][yu  
} ^n@iCr9  
} ; 8!VjXj"  
r[TS#hQ  
/I7sa* i  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). T9t9])  
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。 q[M7)-  
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。 @7u4v%,wB  
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。 Jtd@8fVi  
下面就是产生这个functor的类: jm.pb/  
.x(&-  
C: kl/9M@  
template < typename Actor > ` eND3c  
class do_while_actor "*RCV6{  
  { l YH={jJ  
Actor act; ]1)@.b;QR  
public : \#LKsQa  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ,*E%D _  
J}._v\Q7P  
template < typename Cond > @tEVgyN  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ,H22;UV9  
} ; vEtogkFA"  
qt^%jIv  
|GdA0y\v*}  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 +A~lPXAXW  
最后,是那个do_ #xW%RF  
3[SN[faS  
~-']Q0Z  
class do_while_invoker c`doR(oZ  
  { **! lV]/  
public : +GP"9S2%R  
template < typename Actor > jph~ g*Z  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const AA>5h<NM  
  { .7ahz8v  
  return do_while_actor < Actor > (act); u+I-!3J87  
} gW/H#T,  
} do_; ,=$yvZs4[]  
S~(4q#Dt-  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? &U4]hawbOU  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 <Cg;l<$`b  
最后来说说怎么处理break和continue ]DmqhK`  
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。 Qbl6~>T  
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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