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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Xkv+"F=-  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 z4nVsgQ$  
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, KrFV4J[  
A<&:-Zz  
D?w-uR%Y  
2F[;Z*&  
  class filler V!S B9t`E  
  { (1vmtg.O  
public : ;')T}wuq  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 0CD2o\`8  
} ; G"BoD5m  
X&<#3n  
-^ (NIl'  
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: L^`oJ9k!  
995^[c1o6  
N -]m <z>  
y{eZrX|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); e<p_u)m  
S %"7`xl  
B9_0 Yq  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 [\ JZpF  
_]=`F l  
i`g>Y5   
&\C{,:[  
二. 战前分析 rr[9sk`^H  
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。 bz~-uHC  
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 _l?5GLl_F$  
f-\l<o(  
wBcDL/(>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); y^C; ?B<  
  /* --------------------------------------------- */ *4zVK/FJ  
vector < int *> vp( 10 ); Hc@Z7eQ3^  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); r[$Qtj Q  
/* --------------------------------------------- */ c3lfmTT6^  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); |yI?}zyR  
/* --------------------------------------------- */ ^yRCR] oT  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Oz9k.[j(  
  /* --------------------------------------------- */ ubhem(p#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); oh;F]*k6  
/* --------------------------------------------- */ r,6~?hG]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); EMH?z2iGd  
!UUh7'W4u  
@T1 >%oi  
IEzZ$9,A5  
看了之后,我们可以思考一些问题: uF T\a=  
1._1, _2是什么? $ZDh8 *ND  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ,>(M5\Z/c  
2._1 = 1是在做什么? H[x9 7r  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ji( S ?^  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 D0QXvrf  
t:M({|m Y  
r _r$nl  
三. 动工 nX Qz  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ej<z]{`05  
Smk]G))o{  
:;" 3k64  
,`|KN w5  
template < typename T > d*3R0Q|#{  
class assignment cf@#a@7m9  
  { qRB7I:m-Wi  
T value; vfhip"1  
public : Qb# S)[6s+  
assignment( const T & v) : value(v) {} VH*j3  
template < typename T2 > I{cn ,,8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } U(./LrM05  
} ; kX1hcAa  
zMrZ[AU  
Zt` ,DM  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 xs &vgel>  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ,75,~  
l!iB -?'u  
dl{3fldb  
L761m7J]B  
  class holder lQ+-g#`  
  { >5 5/@+^  
public : _k+Bj.L  
template < typename T > *rEW@06^\  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const iCx'`^HnP  
  { Q}2w~Cn\S  
  return assignment < T > (t); vJq`l3&  
} jv0e&rt  
} ; >8NQ8i=]V1  
5. l&nt'  
q>omCk%h  
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: FpRK^MEkG  
#3CA  
  static holder _1; hV8A<VT  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Pq4sv`q)S  
SyYa_=En  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _ve7Is`/  
而不用手动写一个函数对象。 \W@?revK  
sox 90o 7  
F37,u|  
<I|ryPU9{X  
四. 问题分析 jA]xpf6}  
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。 v5$zz w  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 A`r&"i OKA  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 f CVSVn"o  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 jN {ED_  
下面我们可以对这几个问题进行分析。  b'{D4/  
P7Y[?='v  
五. 问题1:一致性 \|&5eeE@  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| )O&$-4gL'  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 U&eLj"XZ  
Ns 9g>~  
struct holder MoF Z  
  { |]]fcJOBP  
  // xjX5PQu  
  template < typename T > WD)[Ac[  
T &   operator ()( const T & r) const Ql V:8:H$  
  { ]CL70+[^9  
  return (T & )r; L]tyL)  
} 6a,YxR\  
} ; P 2Eyqd8  
k<f*ns  
这样的话assignment也必须相应改动: i/Hi  
(^Ln|3iz  
template < typename Left, typename Right > !{3pp  
class assignment qzyQ2a_p  
  { igQyn|  
Left l; =Tj0dfO|"  
Right r; n_+Iw,a'm  
public :  3sw1y  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~|!lC}!IKL  
template < typename T2 > eX$Biv1N  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } S n+Yi  
} ; 7vWB=r>5@  
Z3/zUtgs  
同时,holder的operator=也需要改动: HYY|) Wo  
(C:rH  
template < typename T > [lJ[kr*7  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const N,1wfOE  
  { TUUBC%  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 3whyIXs  
} FPMW"~v  
f Gfv{4R  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 P"#^i<ut@T  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 >]`x~cE.5  
C^~iz in  
return l(rhs) = r; BxG;vS3>*e  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 `<Ftn  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: K4tX4U[Z  
>ylVES/V  
template < typename Tp > >9klh-f  
class constant_t = G_6D  
  { j?,$*Fi  
  const Tp t; 0jyokER  
public : mU_O64  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 8L@di  Y  
template < typename T > xphqgOc12,  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const qnlj~]NV  
  { npF[J x[  
  return t; f0uiNy(r$  
} ^m7PXY  
} ; ,s)H%  
)2A4vU-IR.  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 oa4}GNH  
下面就可以修改holder的operator=了 r5"/EMieh  
E0|aI4S4  
template < typename T > 83 n: h08  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const N$+"zJmw&  
  { 0Nfj}sXCWE  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); %|I|Mc  
} t Z%?vY~!  
4>W`XH  
同时也要修改assignment的operator() K$Ph$P@   
~,:f,FkSQ  
template < typename T2 > hG67%T'}A  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Uwp +w  
现在代码看起来就很一致了。 QJ /SP  
#.@=xhK/  
六. 问题2:链式操作 bODl q  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 uu:)jxi  
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。 Dn[1BWM/7  
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。 1m0':n Vdu  
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。 f.= E.%  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct (X9V-4  
40<&0nn  
template < typename T > u%pief  
struct result_1 8%4`Yj=  
  { >&VL2xLy  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; %L/=heBBd  
} ; (pmo[2kg  
q2Kn3{  
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: jz)H?UuDY  
piP8ObGjy  
template < typename T > Rc4EFHL  
struct   ref Q@8[ql1l  
  { >W;i2%T  
typedef T & reference; =T-w.}27O  
} ; u!i5Q  
template < typename T > T)uw2  
struct   ref < T &> ]ok>PH]  
  {  W 6~=?C  
typedef T & reference; c;^J!e  
} ; ^Toi_  
ff#-USK^R  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: cabN<a l  
^6+x0[13  
template < typename T > #jX>FXo  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const @I&"P:E0F;  
  { =Wf@'~K0k"  
  return l(t) = r(t); `T70FsSJ  
} Q-F9oZ*0  
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。 "7HB3?2>W  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ~laZ(Bma);  
asg>TO W  
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 o >Lk`\  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: US4Um>j  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 z+*Z<c5d  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 -?W@-*J  
最后的布局是: {#,FlR2  
                Add aM~fRra7  
              /   \ RVfe}4Stm#  
            Divide   5 `y`xk<q  
            /   \ L?0l1P  
          _1     3 ~S3eatM$9  
似乎一切都解决了?不。 \ax%I)3  
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。 }kj6hnQ  
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。 M2}<gRL*}J  
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: ZhsZy wM  
"b 0cj  
template < typename Right > h 6*`V  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const U3}R^W~eb  
Right & rt) const vNC0M:p,  
  { ]D%k)<YK  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); N-gRfra+8L  
} 6<Z: Xw  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 [fp"MPP3  
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。 blcKtrYg  
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。 vgj^-  
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。 lQBM0|n  
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。 Gq*)]X{U a  
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? j;)g+9`  
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: ^%&x{F.  
%K"%Qm=Tl  
template < class Action > u7?juI#Cl  
class picker : public Action 1c#'5~nB  
  { G+uiZ (p>  
public : (fa?f tK  
picker( const Action & act) : Action(act) {} s3{s.55{m  
  // all the operator overloaded $)Yog]}  
} ;  3Mx@  
]%|WE  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 QIK73^  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: pGY]Vw Y  
{ah=i8$  
template < typename Right > * Xoscc  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const It4z9Gh  
  { U$)Hhn|X  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); C8EC?fSQ  
} /\rq$W_  
<(4#4=ivP  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ,SF.@^o@a  
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。 Eap/7U1Q  
y.p6%E_`  
template < typename T >   struct picker_maker fm%RNAPvc  
  { 7 Zt\G-QV  
typedef picker < constant_t < T >   > result; gvNZrp>e!  
} ; -j_I_  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > :(>9u.>l?5  
  { -l H>8+  
typedef picker < T > result; | ",[C3Jg  
} ; OZD!#YI  
Rt^<xXX$  
下面总的结构就有了: p{q!jm~Nq  
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。 4q13xX  
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。 c1kxKxE  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ]<gCq/V#  
至此链式操作完美实现。 5 xDN&su  
]TgP!M&q  
O}_a3>1DY  
七. 问题3 _AYC|R|  
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。 EWIc|b:  
3]<re{)J9O  
template < typename T1, typename T2 > *frJ^ Ws{  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S9R]Zl7{-  
  { k0_$M{@Y  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); =5~F6to  
} <m,yFk  
K;p<f{PE  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: BD7@Mj*|  
mO)PJd2ZD  
template < typename T1, typename T2 > t*d >eK`:N  
struct result_2 GrR0RwnH)?  
  { tx5T^K7[  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; oNB,.:  
} ; ?[VpN2*  
ej%;%`C-  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ^ Wfgwmh  
这个差事就留给了holder自己。 IT`=\K/[4  
    kt{C7qpD  
ZQ~myqx,+L  
template < int Order > [W$Z60?RR  
class holder; C$LRY~ \  
template <> 6_<s=nTX  
class holder < 1 > c~UAr k S  
  { $i:||L^8p  
public : u'i%~(:$\)  
template < typename T > LkGf|yd_  
  struct result_1 s!ZW'`4!z  
  { z8/xGQn  
  typedef T & result; pp]_/46nN  
} ; +K%pxuVh  
template < typename T1, typename T2 > OR\DTLIl  
  struct result_2 pEVgJ/>  
  { #[a"%byTR  
  typedef T1 & result; ) wY!/&  
} ; g&+Y{*Gp  
template < typename T > qC1U&b#MVx  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const H5rPq_R  
  { P:(EU s}0  
  return (T & )r; .L7Yf+yFg  
} /^LH  
template < typename T1, typename T2 > *)bd1B#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const B9e.-Xaf  
  { |Vwc/9`t]>  
  return (T1 & )r1; g T XW2S  
} +K;Y+ K&;2  
} ; a1G9wC:e  
*i?rJH  
template <> |vfujzRZ  
class holder < 2 > +z|UpI  
  { jefNiEE[  
public : "65||[=8  
template < typename T > *:9 >W$0u  
  struct result_1 H 5U x.]y  
  { .vN%UNu  
  typedef T & result; 2K]IlsMO&  
} ; Y:%m;b$]  
template < typename T1, typename T2 > 6KEykw j  
  struct result_2 lC=N:=Mu  
  { }2ql?K  
  typedef T2 & result; m\/,cc@,  
} ; `u#;MUg  
template < typename T > 2"leUur~rO  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^E$(1><-a  
  { OG`|td  
  return (T & )r; T+;H#&  
} K[uY+!'1  
template < typename T1, typename T2 > -".kH<SWv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const & =73D1A  
  { X<~k =qwA  
  return (T2 & )r2; 7-".!M  
} 6[*;M  
} ; 'u(=eJ@1  
[J)/Et  
7`IUMYl#~  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 cgs3qI  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ZT) !8  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Cf0|Z  
*$i;o3  
return l(i, j) = r(i, j); HKTeqH_:  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) [x!i* rW3  
(;0$i?3\  
  return ( int & )i; .4Qb5I2#  
  return ( int & )j; EqD^/(,L2  
最后执行i = j; /a[V!<"R  
可见,参数被正确的选择了。 y]}b?R~p=  
}_{y|NW  
5/B#)gm  
D:wnO|:  
onnI !  
八. 中期总结 t_jyyHxoZ:  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: N[qA2+e$Z  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 n1QEu"~Zj  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 `d7gm;ykp  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor @B,j;2eb  
*8$>Whr  
X"h%tsuw  
-7>^ rR V  
`"a? a5]k  
8P,l>HA  
九. 简化 WD15pq l  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 =X%!YZk p  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 I@n*[EC   
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: EXA^!/)  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Ci~f#{  
  +-*/&|^等 tm(v~L%$>]  
2. 返回引用。 JY{X,?s  
  =,各种复合赋值等  T/[f5?p  
3. 返回固定类型。 lijB#1<8*  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) tNK^z7Dm  
4. 原样返回。 oW0gU?Rr)u  
  operator, vO\:vp4fH  
5. 返回解引用的类型。 t]s94 R q  
  operator*(单目) :?HSZocf  
6. 返回地址。 %'N$l F"]  
  operator&(单目) !*&4< _  
7. 下表访问返回类型。 Z6 ;Wd_  
  operator[] wJ6_I$>  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 :qxm !P  
  operator<<和operator>> RX:R*{]-  
-Q6(+(7_|  
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。 9Ei5z6Vk/+  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: {!L=u/qs"  
vR7ctav  
template < typename Left > xEjx]w/&  
struct value_return U+-F*$PO+  
  { Pp ,Um(  
template < typename T > "tqnx?pM  
  struct result_1 HmvsYP66  
  { hM?`x(P  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 6N"m?g*Z d  
} ; rwy+~  
H4t)+(:D'  
template < typename T1, typename T2 > Zr=ib  
  struct result_2 7 0_}S*T  
  { Y?<)Dg.[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Cl,9yU)1n  
} ; elu=9d];@  
} ; )1WMlG  
jh[ #p?:  
`|nH1sHFq  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait `%e|$pK  
;AKwx|I$g  
下面我们来剥离functor中的operator() Hb+X}7c$  
首先operator里面的代码全是下面的形式: j_p`Ng  
z) :ka"e  
return l(t) op r(t) 69>/@<   
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ymYBm: "  
return op l(t) 80C(H!^  
return op l(t1, t2) kVd5,Qd  
return l(t) op wTxbDT@H5  
return l(t1, t2) op GMl"{ Oxo&  
return l(t)[r(t)] H<g 1m  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] }`9jH:q-Z  
?ty>}.c t  
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: >z(wf>2J  
单目: return f(l(t), r(t)); q]CeD   
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1w`2Dt  
双目: return f(l(t)); LT/mb2  
return f(l(t1, t2)); S#tY@h@XV  
下面就是f的实现,以operator/为例 6ZcXS  
oe9lF*$/  
struct meta_divide &:<, c12  
  { fN@{y+6  
template < typename T1, typename T2 > pe.Ml7o"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) u"`*DFjo*  
  { *7ZtNo[+  
  return t1 / t2; =_l)gx+Y+y  
} X3<K 1/<  
} ; |#k@U6`SG  
V C-d0E0  
这个工作可以让宏来做: J/ vK6cO\  
YlTaN,?j  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ b?8)7.{F{  
template < typename T1, typename T2 > \ *$S#o#5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ^*0'\/N&  
以后可以直接用 d`mD!)j  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) A (okv  
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 c+g@Z"es  
(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。。。) `PgdJrE  
k[ %aCGo  
Q,gLi\siI  
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 4 j X3lq|  
x:fW~!Xc6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3#c3IZ-;  
class unary_op : public Rettype YHB9mZi  
  { 1'JD=  
    Left l; 0OnV0SIL  
public : vQ1 v# Z  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} QTH7grB2v  
|0g{"}%  
template < typename T > 2}vNSQvG  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MG{l~|\x)  
      { I-DXb M  
      return FuncType::execute(l(t)); 8PBvV[  
    } Z+4D.bA  
T7[NcZ:I  
    template < typename T1, typename T2 > WF[bO7:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $,ikv?"L  
      { 4t*so~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 2:SO_O4C  
    } v+xB7w  
} ; 6~xBi(m`  
Ls}7VKl'   
qtMD CXZ^n  
同样还可以申明一个binary_op PyBD  
hr/o<#OW  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > r|eZv<6  
class binary_op : public Rettype UE.4q Y_7  
  { |gx ~ gG<  
    Left l; u5+|Su  
Right r; *2e!M^K<  
public : }r%X`i|  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} O"Q7Rx  
sOpep  
template < typename T > l63hLz  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BUsV|e\  
      { y(i Y  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); h&;t.Gdf  
    } nB5zNyY4  
k XrlSaIc  
    template < typename T1, typename T2 >  }ptq )p  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a`!@+6yC  
      { ^5; `-Ky  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2VoKr)  
    } _>yoX  
} ; Uz dc  
oM1Qh?  
f-SuM% S_  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 JSr$-C fH  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Qdf=XG5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) S1S;F9F  
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。 A/}W&bnluD  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! yZ kyC'/  
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。。。 S/tIwG ~e3  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Ig6T g ?  
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) . (}1%22  
下面是修改过的unary_op U;q];e:,=}  
6"f}O<M 5H  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 5d\q-d  
class unary_op 5ZY<JA3  
  { ye}p~&  
Left l; >e,mg8u6$  
  $I9qgDJ)  
public : 0#*Lw }qi  
c>"cX&  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} UVQ7L9%?f  
cyM-)r@YQV  
template < typename T > kgi>} %  
  struct result_1 [U/(<?F{(  
  {  ._O  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ACq7dLys,B  
} ; p< "3&HA  
eKvV*[N a  
template < typename T1, typename T2 > Iw<i@=V  
  struct result_2 tptN6Isuh  
  { OTDg5:>  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; H1n1-!%d  
} ; W ~f(::  
JM- t<.  
template < typename T1, typename T2 > \>QF(J [8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c%m3}mrb  
  { U.!lTLjfLz  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); !> }.~[M  
} ~{,X3-S_H  
6/V3.UP-  
template < typename T > y: m_tv0~0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &0zT I?c  
  { mZz="ZLa:  
  return OpClass::execute(lt(t)); : j }fC8'  
} zOgTQs"ZH  
03E4cYxt5  
} ; 4k-+?L!/G  
YjOs}TD lx  
' Z0r>.  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug jw<pK4?y  
好啦,现在才真正完美了。 29CINC  
现在在picker里面就可以这么添加了: a ] =  
}v:jncp  
template < typename Right > %wcSM~w  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const :+Om]#`Vls  
  { :0 & X^]\  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); k@ZLg9  
} xj5;: g#!  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 YW u cvw&  
4lhw3,5  
: G\<y  
I$N8tn+E  
t58e(dgi  
十. bind <Rh6r}f  
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。 r}[7x]sP  
先来分析一下一段例子 J:&[ 59  
WOuEWw=  
AdRX`[ik  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ^uv<6  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 mKo C.J  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 [ i#zP  
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。 >SPh2[f  
我们来写个简单的。 oF(Lji?m  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: y E[#ze  
对于函数对象类的版本: hW!)w  
Z R/#V7Pj  
template < typename Func > fd-q3 _f  
struct functor_trait OO[F E3F  
  { -'~ LjA(  
typedef typename Func::result_type result_type; <! )**  
} ; Hx ,0zS%>  
对于无参数函数的版本: ~/.7l8)  
$!&*xrrNM  
template < typename Ret > orOt>5}b<  
struct functor_trait < Ret ( * )() > y ]?V~%  
  { 5j~$Mj`  
typedef Ret result_type; .tD*2  
} ; o,|[GhtHqs  
对于单参数函数的版本: |2{wG 4  
>4t+:Ut:  
template < typename Ret, typename V1 > UTXSeNP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > g8PTGz  
  { B&D}F=U  
typedef Ret result_type; 6k#Jpmmr  
} ; `ZC<W]WYX/  
对于双参数函数的版本: y!!2WHvE  
L:@7tc.  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > +\v?d&.f0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Q7W>qe%4  
  { GnvL'ESa@M  
typedef Ret result_type; Q-1vw6d  
} ; E*+{t~  
等等。。。 ,\NFt`]j  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy y*X_T,K 8  
\L"kV!>  
template < typename Func > )ZN|t?|  
struct func_return qvPtyc^fN  
  { M![J2=  
template < typename T > BCA&mi3q  
  struct result_1 fkac_X$7  
  { o}ZdTf=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `]%|f  
} ; i>(e}<i  
wiiCd  
template < typename T1, typename T2 > ti#7(^j  
  struct result_2 -\C!I  
  { i-6 Z"b{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~c\e'&sc;  
} ; RsYU59_Y  
} ; .0es 3Rj  
p|!  
6Oy$gW)  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 )rC6*eR  
r(P(Rj2~  
template < typename Func, typename aPicker > 0=?<y'=  
class binder_1 @Z12CrJ  
  {  P Y  
Func fn; t2)rUWg  
aPicker pk; 5k.oW=  
public : P?k0zwOlBl  
]UmFhBR-  
template < typename T > sIy^m}02  
  struct result_1 >6?__v]9G  
  { ,k;^G>< =  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; [EKQR>s)  
} ; "yS _s  
P}4QQw  
template < typename T1, typename T2 > .4E&/w+  
  struct result_2 h D/*h*}T>  
  { nR-YrR*k  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -X"p:=;j  
} ; }R{ts  
\pVXimam  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} r4SXE\ G  
#~ )IJ  
template < typename T > H5Io{B%=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y2^Y/)   
  { jWrj?DV,2N  
  return fn(pk(t)); ye,>A.  
} R21b!Pd\  
template < typename T1, typename T2 > Kkm>e{0)AY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ++^l]8  
  { B&n<M]7  
  return fn(pk(t1, t2)); ]jo1{IcI  
} 0E3[N:s  
} ; )84~ugs  
l`f/4vy  
N$U$5;r~`  
一目了然不是么? md"!33 @  
最后实现bind q-}Fvel u  
3v1iy / /  
UdpF@Q  
template < typename Func, typename aPicker > <4HDZ{"M  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) gMzcTmbc8  
  { zdYy^8V|z  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); =\H!GT  
} d^{RQ   
^rifRY-,yO  
2个以上参数的bind可以同理实现。 xe^Gs]fm  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 e4>_v('  
.K1FKC$C  
十一. phoenix ,g2ij  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: xLK<W"%0  
V3^&oe%  
for_each(v.begin(), v.end(), ,F,X ,  
( m}7iTDJR9  
do_ hhCrUn"  
[ xdp`<POn%  
  cout << _1 <<   " , " R#%(5-Zu#R  
] 6\g cFfo  
.while_( -- _1), YQj2  
cout << var( " \n " ) HTX?,C_  
) Brf5dT49  
); PoG-Rqe  
XAF+0 x!  
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: X\{LnZ@r4  
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,zaIi  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 leTf&W  
那么我们就照着这个思路来实现吧: PHZ0P7  
@~ ^5l  
sn obT Q  
template < typename Cond, typename Actor > )48QBz?  
class do_while 1_PoqD!q  
  { &,{fw@#)_  
Cond cd; M l Jo`d  
Actor act; _`&m\Qe>  
public : 1v.c 6~  
template < typename T > Rwz0poG`WG  
  struct result_1 *U&0<{|T  
  { A kC1z73<  
  typedef int result_type; $4h5rC g0  
} ; ywGd>@  
J}v}~Cv  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} \LR~r%(rM  
&"&Z #llb  
template < typename T > QdF5Cwf4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q(wx nm  
  { a&/#X9/  
  do TaKLzd2  
    { PgtJ3oq [}  
  act(t); 6dabU*  
  } TN+iA~kQ  
  while (cd(t)); 42G)~lun-d  
  return   0 ; :XZU&Sr"  
} tn(JC%?^  
} ; ,)Me  
MQ 5R O;RY  
*>7>g"  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). m% -g~q  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 f$e[u E r  
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。 7puFz4+f  
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。 ObVGV  
下面就是产生这个functor的类: CZud& <  
\2N!:%k  
Ql/cN%^j$  
template < typename Actor > v$7QIl_/7  
class do_while_actor Mm.<r-b  
  { _aGOb;h  
Actor act; WA)yfo0A  
public : l?Udn0F  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} vK|E>nL  
eKE#Yr d=x  
template < typename Cond > $WyD^|~SF  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Qu?R8+"KS  
} ; %7zuQ \w  
_}lZ,L(w  
qE&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。 YVQN&|-  
最后,是那个do_ PRu 6xsyA  
.7e2YI,S  
JD)(oK%C  
class do_while_invoker <*16(!k0  
  { tItX y  
public : [I '0,y  
template < typename Actor > nw-xSS{  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const gw#5jW\  
  { XewVcRo  
  return do_while_actor < Actor > (act); g7}Gip}.>  
} t3*wjQ3  
} do_; =mS\i663  
RDW8]=uM  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? )97SnCkal  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 `eE&5.   
最后来说说怎么处理break和continue Y-kt.X/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。 X 0WJBEE  
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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