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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda &g|[/~dIr  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 V'vWz`#  
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, 3;>ls~4  
NO!Qo:  
5cP yi/  
P%2v(  
  class filler  [ <X%  
  { W,4!"*+  
public : ^_]ZZin  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} +d3|Up8=  
} ; {SV/AN  
Z"8lW+r *  
{lf{0c$X.  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: >~o- 6g  
GK$[!{w;  
TUfj\d,  
v0DDim?cc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); `nF SJlr&  
7ws<' d7/  
a{`hAI${  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ~HmH#"VP  
ZDW9H6ux  
i<Z%  
B|m)V9A%-  
二. 战前分析 OjGI !  
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。 :8`A  
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 KQr+VQdq>  
03~ ADj  
RqA>"[L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); JLu$1A@ '  
  /* --------------------------------------------- */ rqjq}L)  
vector < int *> vp( 10 ); g<Z :`00|  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ?~o`mg  
/* --------------------------------------------- */ 5m1J&TZ0  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); OHndZ$'fI  
/* --------------------------------------------- */ s!IIvF  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 3-/|G-4k7  
  /* --------------------------------------------- */ ]y@A=nR  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); |Y uf/G%/  
/* --------------------------------------------- */ d"XZlEV  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); fl-J:`zyyZ  
C5~~$7k0  
;FqmZjm  
|^Iox0A  
看了之后,我们可以思考一些问题: O=jLZ2os  
1._1, _2是什么? zM0}(5$m  
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。 7(84j5zb  
2._1 = 1是在做什么? W\l&wR  
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。 <{#_;7h"  
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。 QP\9#D~  
sa'1hX^@  
/"X_{3dq?  
三. 动工 x0# Bc7y  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 5_(\Cd<#  
`vBBJ@f4)  
Wj.t4XG!  
rg^\gE6_  
template < typename T > Z!g6uV+.5  
class assignment C~2!@<y  
  { p]kEH\ sh  
T value; @_do<'a  
public : -lo?16w  
assignment( const T & v) : value(v) {} 9"P+K.%  
template < typename T2 > YdhV a!Y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } <@Q27oEuA  
} ; d]0:r]e  
E+\?ptw  
& 'u|^d  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 `0Udg,KOs  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment b<tV>d"Fv  
*'?ZG/ (  
Kg 6J:HD49  
9VW/Af  
  class holder ek&~A0k_o  
  { |.@!CqJ  
public : T1C_L?L  
template < typename T > :Q`Of}#  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Q+Bl1xl  
  { T 6D+@i  
  return assignment < T > (t); boojq{cvYA  
} 3H,x4L5j  
} ; `Abd=1nH  
LGhK)]:  
j- 9)Sijj{  
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: cM%?Ot,mK"  
k7U.]#5V  
  static holder _1; *tv&=  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 K+~?yOQj  
FxlH;'+Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); M8-8 T  
而不用手动写一个函数对象。 2G8w&dtu  
Y#@D% a8  
nVs@DH  
~|"Vl<9  
四. 问题分析 Q^ W,)%  
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。 ejd_ 85$  
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。 q|ce7HnK  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 atZe`0  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 2.Z#\6Vj  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 $q\"d?n  
fizW\f8ai  
五. 问题1:一致性 & R_?6*n  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 9Y3"V3EZ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Qhj']>#g  
1i#y>fUj  
struct holder !SK`!/7c?  
  { X2V+cre  
  // ;y(;7n_ a  
  template < typename T > 48 -j  
T &   operator ()( const T & r) const  ;Ci:d*  
  { 76D$Nm  
  return (T & )r; \lg ^rfj  
} 7I ~O| Mw  
} ; 1KUjb@"  
|pHlBzHj  
这样的话assignment也必须相应改动: ir6aV|ea!  
?q`i MiN  
template < typename Left, typename Right > a6gw6jQ  
class assignment uBts?02  
  { bkdXBCBx?  
Left l; Milp"L?B%  
Right r; ~B[e*| d  
public : B=]j=\o  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )M<+?R$];  
template < typename T2 > mP*$wE9b,:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } y`j_]qvt  
} ; Pyuul4(  
)<HvIr(xr  
同时,holder的operator=也需要改动: :WRD<D_4  
uzxwJs'fz  
template < typename T > 1{M?_~g 4  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const y CHOg  
  { (RI)<zaK ;  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); pT=^o  
} [C EV&B  
"3VX9{'%@  
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。 -n 7 @r  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 s O#cJAfuu  
.iV=ybMT  
return l(rhs) = r; < h#7;o  
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。 o1#3A  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: #)}BY"C%  
C]Fw*t   
template < typename Tp > Do(G;D`h+_  
class constant_t '|gsmO  
  { 6Mk#) ebM  
  const Tp t; ; s(bd#Q  
public : 9gA@D%0  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} V06*qQ[  
template < typename T > mW]dhY 3X  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 9iT9ZfaW  
  { A o* IshVh  
  return t; 2 K_ QZ  
} 6)sKg{H  
} ; 4Yvz-aSyO  
c9c]1XJ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 K^o$uUBe  
下面就可以修改holder的operator=了 IwYfs]-  
2@bOy~$A  
template < typename T > gH7  +#/  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const \j!/l f)  
  { @MibKj>o  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); _v#pu Fy  
} egsP\ '  
\ C:Gx4K  
同时也要修改assignment的operator() I+Fy)=DO9  
#CLjQJ  
template < typename T2 > :g$"Xc8Zn  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } wxB HlgK4z  
现在代码看起来就很一致了。 s:'>G;p  
>&HW6 c  
六. 问题2:链式操作 8L:AmpQdpA  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 |?jgjn&RQ  
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。 `<>#;%  
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。 }o]}R#|  
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。 A)~ oD_ooQ  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ;F1y!h67<  
xpp nBnu$7  
template < typename T > +8ib928E  
struct result_1 $G <r2lPy  
  { [<i3l'V/[  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 5 `TMqrk  
} ; 9.xb-m7  
`\:Ede  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ,L  
78]*Jx>L  
template < typename T > a9&[Qv5-/  
struct   ref 7}qxWz  
  { |}^u<S8X  
typedef T & reference; O: I]v@  
} ; *# <%04f  
template < typename T > \ P6 !  
struct   ref < T &> [3=Y 9P:  
  { , l!>+@  
typedef T & reference; dSjO 12b  
} ; t0cS.hi  
sh,4n{+  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: RCa1S^.  
W8`6O2  
template < typename T > hwk] ;6[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const M%54FsV  
  { X`<z5W] !  
  return l(t) = r(t); [pms>TQ2  
} s8A"x`5(  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 v@G&";|  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 gjD|f2*x  
(8~mf$ zx,  
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 vC]r1q.(  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: msw'n  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ;\pINtl9<  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 >l-u{([B  
最后的布局是: IA}vN3  
                Add yLqhj7  
              /   \ @rqmDpU  
            Divide   5 #Qg)4[pMJ  
            /   \ hc$m1lLn  
          _1     3 dR i6  
似乎一切都解决了?不。 x xzUey  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 f }r \  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 2ia&c@P-  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Q2oo\  
**-rPonM[  
template < typename Right > UazK0{t<f  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const RJ3uu NK7  
Right & rt) const BbFLT@W4  
  { QDJ#zMxFD  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); o *U-.&  
} U*N{H$ACuR  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 T/u61}'U{  
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。 6qQ_I 0f  
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。 \+Qd=,!i(  
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。 V!*1F1  
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。 {8":c n j  
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? .mwW`D  
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: ekfa"X_  
^Rl?)_)1HE  
template < class Action > D:K"J><@  
class picker : public Action %q r,Ssa/  
  { 5mVO9Q j  
public : jB9~'>JY  
picker( const Action & act) : Action(act) {} &B :L9^  
  // all the operator overloaded rpEIDhHv  
} ; 2T%sHp~qt  
[ZG>FJDl8  
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。 V*?QZ;hCP  
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: Mx0~^l  
1fJ~Wp @1  
template < typename Right > a{^ 2c!  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const [Ous|a[)o  
  { 3J8>r|u;1'  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ADxje%!1O  
} IuFr:3(  
TUGD!b{  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > }VWUcALJV  
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。 MowAM+?^}  
Qa2p34Z/  
template < typename T >   struct picker_maker 4uE )*1  
  { _H}hK kG+  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Qa9@Q$  
} ; Y$, ++wx  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > k!z.6di  
  { lV3k4iRH  
typedef picker < T > result; *\+oe+3  
} ; P1L+Vnfu  
#CJ ET  
下面总的结构就有了: [T'[7 Z  
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。 c#?~1@=  
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。 Bk~lM'  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 kwww5p ["  
至此链式操作完美实现。 8)s0$64Ra  
TWRnty-C  
Wd+kjI\  
七. 问题3 WAuT`^"u  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 1DU l<&4  
{&Rz>JK  
template < typename T1, typename T2 > `X ()"Qw  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'b[O-6v  
  { ETX>wZ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); AL&<SxuP  
} eC 2~&:$L  
sAjUX.c  
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: jpXbFWgN  
9!r0uU"  
template < typename T1, typename T2 > f;+.j/ +  
struct result_2 mJ[_q >  
  { @az<D7j2  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; $6ucz'  
} ; EHl~y=9  
0.PG]K6  
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?  MkdC*|  
这个差事就留给了holder自己。 UH7?JF-D  
    %y_pF?2@q  
;K4=fHl  
template < int Order > l  ~xXy<  
class holder; j)nE!GKD(  
template <> Mj2Dat`p9  
class holder < 1 > qUg/mdv&  
  { EKw)\T1  
public : aWvC-vZk  
template < typename T > z 36Y/{>[  
  struct result_1 Uw5&.aqn.b  
  { {w ,^Z[<  
  typedef T & result; a>6M{C@pd  
} ; Mx# P >.  
template < typename T1, typename T2 > fS8Pi,!  
  struct result_2 V'za,.d-  
  { xrlyph5mE  
  typedef T1 & result; Hit )mwfYE  
} ; z#n+iC$9  
template < typename T > -J'ked  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const pp#!sRUKPV  
  { %k"hzjXAw  
  return (T & )r; &liFUP?   
} 1Qjc*+JzO.  
template < typename T1, typename T2 > vUL@i'0&o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const S@ y! 0,  
  { ht+wi5b  
  return (T1 & )r1; @QYCoEU8J  
} 23+JuXC6>  
} ; ': Ek3'L  
VY|U B7,C  
template <> n~jW  
class holder < 2 > D4@(_6^  
  { Du-Q~I6  
public : ]|IeE!6  
template < typename T > ojJu a c4  
  struct result_1 +,T}x+D  
  { vZ6R>f  
  typedef T & result; P $r!u%W  
} ; J!Rqm!)q  
template < typename T1, typename T2 >   LR4W  
  struct result_2 n(n7"+B  
  { I;<__  
  typedef T2 & result; l4I',79l  
} ; Y_XRf8Sw  
template < typename T > jrm^n_6};  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const R(}!gv}s  
  { ;d}n89DXj  
  return (T & )r; %X\Rfn0J"  
} w8KxEV=  
template < typename T1, typename T2 > ;?-{Uk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const E1A5<^t  
  { O|9Nl*rXz  
  return (T2 & )r2; q}E'x/s2m  
} h9nh9a(2  
} ; hA`9[58/  
gxVJH'[V5  
e9CvdR  
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> >。 qr*e9Uk^  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: _jVJkg)]  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ,[_)BM  
G 8tK"LC  
return l(i, j) = r(i, j); !_dW  `  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) {=Py|N \\t  
pUgas?e&  
  return ( int & )i; q#8z%/~k  
  return ( int & )j; !:_krLB<  
最后执行i = j; !l9 #a{#6l  
可见,参数被正确的选择了。 6Tq2WZ}<'  
Pi%-bD/w  
V Kc`mE  
k?Zcv*[)D+  
l`:-B 'WM  
八. 中期总结 An BM*5G  
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: [H2su|rBI`  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 #m'+1 s L  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 "/hLZl  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor LG?b]'#  
%7Gq#rq  
n*~#]%4  
v=IcVHuf  
h}+Gz={Q^  
a^&RV5o  
九. 简化 LsK fCB}  
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。 m .En!~t  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 tU8aPiUl  
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: e.|t12)L "  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 :yOJL [x  
  +-*/&|^等 Hjy4tA7,l  
2. 返回引用。 xf qu=z8X  
  =,各种复合赋值等 ,`$2  
3. 返回固定类型。 (<|1/^~=  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) q}&+{dN\1  
4. 原样返回。 U71A#OD^U  
  operator, $K 1)2WG  
5. 返回解引用的类型。 L$ju~0jl)%  
  operator*(单目) DVBsRV)/  
6. 返回地址。 N VDvd6  
  operator&(单目) (Q|Y*yI  
7. 下表访问返回类型。 woU3WS0  
  operator[] r6+IJxUd  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 8ePzU c\#  
  operator<<和operator>> HDhG1B"NL  
EOGz;:b&  
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。 y8|}bd<Sr  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: q(5  
Lo9 \[4FP  
template < typename Left > h*mKS -TC  
struct value_return z9zo5Xc=  
  { lF$$~G  
template < typename T > XfwH1n/o#  
  struct result_1 EmV ZqW  
  { fp"GdkO#}i  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; R1:7]z0B  
} ; DEenvS`,P  
>LFj@YW_)  
template < typename T1, typename T2 > Nw3IDy~T  
  struct result_2 k%LsjN.S  
  { rT{ 2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; CyJZip  
} ; T"Nnl(cO_  
} ; xQzXl  
.zdmUS :  
&([yI>%  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait \@j3/!=,n%  
&$pA,Gjin\  
下面我们来剥离functor中的operator() X'cm0}2  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ~rbJtz  
 p;vrPS  
return l(t) op r(t) c=IjR3F  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) liH1r1M  
return op l(t) p/jAr+XM  
return op l(t1, t2) Lor__ K  
return l(t) op /.m}y$@GV  
return l(t1, t2) op *18J$  
return l(t)[r(t)] 8j@ADfZ9  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 5R#:ALwX:  
No w2ad&  
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: ^}hSsE  
单目: return f(l(t), r(t)); `)1qq @  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Dzw>[   
双目: return f(l(t)); ?D=%k8)Y  
return f(l(t1, t2)); d%ncI0f`  
下面就是f的实现,以operator/为例 au7@-_  
bY=Yb  
struct meta_divide Hd~fSXFl  
  { <V4"+5cJ8  
template < typename T1, typename T2 > ^|%7}=e  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ?*U:=|  
  { rj;~SC{  
  return t1 / t2; boIFN;Aq"  
} q%Lw#f  
} ; M_F4I$V4  
~ZRtNL9   
这个工作可以让宏来做: x@<!#d+  
l65Qk2<YC  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ t? _{  
template < typename T1, typename T2 > \ vb k4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; iSj.lW  
以后可以直接用 kX'a*AG  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) yI$Mq R  
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 ~ePtK~,dv  
(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。。。) \'Ca%j  
2rX}A3%9^^  
U,^jN|v  
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 'J#uD|9)  
|>=\ VX17  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _K|?;j#x0k  
class unary_op : public Rettype FGRG?d4?h  
  { 5~SBZYI  
    Left l; %967#XI[y  
public : Kr;F4G|Qt  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} aW$))J)0  
)mRKIM}*W  
template < typename T > A-qpuI;f  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Fk&A2C}$b  
      { hUMFfc ?  
      return FuncType::execute(l(t)); /)xQ# yfX  
    } 3a6  
<e'l"3+9(  
    template < typename T1, typename T2 > vTYgWR,h  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %Wb$qpa  
      { / , .rUn1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); )]m_ L$9  
    } ^VlPnx8y=  
} ; ("j*!Dsd  
[fXC ;c1  
#Xd#Nc j  
同样还可以申明一个binary_op =`BPGfC b  
Ix|^c268o<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~dj4Q eu  
class binary_op : public Rettype .2STBh.;  
  { jQ\/R~)O  
    Left l; B?<Z(d7  
Right r; OL$^7FB  
public : fsVr<m  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} u&ozc  
2HJGp+H  
template < typename T > 0i9C\'W`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7)+%;|~  
      { >R8eAR$N  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); qy~@cPT  
    } .(8eWc YK  
W/I D8+:i  
    template < typename T1, typename T2 > +\`t@Ht#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h}(GOY S)  
      { t%>x}b"2T  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); {:d9q  
    } o[CjRQY]P  
} ; I~I$/j]e`  
O\qY? )  
<\5Y~!)  
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 \%:]o-+"I  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 >iB-gj}>X  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) +S>}<OE  
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。 yzmwNsu  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! wPU<jAQyp  
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%kwS  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 @IwVR  
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) QG=&{-I~[3  
下面是修改过的unary_op ; +E@h=?  
U?Icyn3q0  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > HFd>UdT%  
class unary_op vxC,8Z  
  { * E3 c--  
Left l; K=C).5=U  
  ]&/KAk  
public : 1)f~OL8o  
y[@<goT  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} k/ ZuFTN  
GCEq3 ^/  
template < typename T > #T8$NZA  
  struct result_1 4$!iw3N(  
  { 5&*B2ZBzH  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 6M758K6v  
} ; zE NlL  
(" >gLr  
template < typename T1, typename T2 > H/6GD,0  
  struct result_2 pu*vFwZ  
  { Y4|g^>{<ni  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; qP0_#l&  
} ; j?n:"@!G/  
+~A<&7[}  
template < typename T1, typename T2 > #%i-{t+_>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b,#E.%SLw  
  { p;rG aLo:u  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); {1ic* cZS  
} +vtI1LC;_  
)pXw 3Fo  
template < typename T > /y"Y o  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .%4{zaB  
  { ~|~j01#  
  return OpClass::execute(lt(t)); UMJ>6 Ko8  
} j\SW~}d9  
Rl"" aZ  
} ; yxa~R z/  
3y Azt*dZ  
vYNh0)$%F  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug }3Y3f).ZW  
好啦,现在才真正完美了。 ?=uw0~O[  
现在在picker里面就可以这么添加了: b]h]h1~hHH  
o[!g,Gmoh  
template < typename Right > R]Q4+  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 5PQs1B  
  { =Jx,.|Bf  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); E*Q><UU  
} zoV-@<Eh  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 L. xzI-I@D  
SAEr$F^  
,e ~@  
yv<0fQ  
 o2ndnIL  
十. bind i%~4>k  
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。 :>[;XT<  
先来分析一下一段例子 5)yQrS !{:  
sQS2U6  
^m   
int foo( int x, int y) { return x - y;} EO;f`s)t  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 fx QN  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ?7cF_Zvve  
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。 M9@#W"  
我们来写个简单的。 }>:x  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: nD+vMG1~w  
对于函数对象类的版本: ^J>jU`)CJ  
6#k Ap+g7  
template < typename Func > 4565U  
struct functor_trait swVq%]')"  
  { 96Tc:#9i  
typedef typename Func::result_type result_type; Dc[Qu? ]LM  
} ; mdOF0b%-]  
对于无参数函数的版本: 'H`_Z e<  
B*owV%  
template < typename Ret > y\Z-x  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 8fdK|l w  
  { F~ n}Ep~1  
typedef Ret result_type; 1!/ U#d"  
} ; AX%9k  
对于单参数函数的版本: :!1B6Mc  
yVxR||e  
template < typename Ret, typename V1 > d%9r"=/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > NdQXQa?,  
  { H3.WAg[`  
typedef Ret result_type; $2^V#GWo  
} ; *Df|D/,WE  
对于双参数函数的版本: (0qdU;  
i)0*J?l=  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 'PlKCn`(w  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > nYuZg6K  
  { ~`{HWmah  
typedef Ret result_type; mLO{~ruu  
} ; IrXC/?^h  
等等。。。 n\ma5"n0=\  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Y:VM 5r)  
I/GZ  
template < typename Func > %f@VOSs  
struct func_return &,fBg6A%  
  { Z$,1Tk"O/s  
template < typename T > doxQS ohS  
  struct result_1 "$#x+|PyC  
  { -{ZTp8P>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; AdB5D_ Ir  
} ; .l*]W!L]  
j~"X`:=  
template < typename T1, typename T2 > 6yF4%Sz9  
  struct result_2 "_C^Bc  
  { yi7-[W}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; nrA}36E  
} ; [6 !/  
} ; u9>.x zYG  
"wxs  
q]5"V>D \  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 D|Z,eench  
vdNh25a<h  
template < typename Func, typename aPicker > HF5aU:M  
class binder_1 RH. oo&  
  { mYb8   
Func fn; ^$_a_ft#  
aPicker pk; e9q/[xMi  
public : iYv6B6o/99  
^<<( }3  
template < typename T > 5gV8=Ml"V  
  struct result_1 ag?@5q3J}  
  { U;6~]0^K  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; DSy,#yA  
} ; /Yx 1S'5  
mxQS9y  
template < typename T1, typename T2 > f b_tda",}  
  struct result_2 eF}Q8]da  
  { X<(h)&E  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; k KL^U  
} ; (J<@e!@NE  
)u ]<8  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Tc\^=e^N?  
,q/K&'0`  
template < typename T > q`}Q[Li  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f<WnPoV  
  { OV>T}Fq  
  return fn(pk(t)); VPn #O  
} K~@-*8%  
template < typename T1, typename T2 > ,vW.vq<{q3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *D,+v!wG9  
  { '4FS.0*_  
  return fn(pk(t1, t2)); PQvq$|q  
} QKZm<lUL  
} ; [gzw<b:`  
;myu8B7&  
Gr?"okaA  
一目了然不是么? 0wZLkU_(  
最后实现bind D Z ~|yH  
5HL JkOV5  
 h:#  
template < typename Func, typename aPicker > @OFl^U0/  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ERGDo=j  
  { X'jEI{1w  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 0V}vVAa(B  
} @w6^*Z_hQ  
HC4ad0Gs+{  
2个以上参数的bind可以同理实现。 >}u?{_s *0  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ,A =%!p+  
jfqWcX.X=  
十一. phoenix XT~JP  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ;b cy(Fp,\  
XOgX0cRC4  
for_each(v.begin(), v.end(), F.PD5%/$q  
( .XURI#b  
do_ <pYGcVB9V  
[ P!B\:B%4~]  
  cout << _1 <<   " , " zi[bpa17W  
] >eAlz 4  
.while_( -- _1), t wtGkkC  
cout << var( " \n " ) A0O$B7ylQ  
) V[+ Pb]  
); >V87#E  
-&))$h3o\  
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: >S5D-)VX  
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 YV{^S6M  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。  wx o(  
那么我们就照着这个思路来实现吧: w:'$Uf8]  
s.C-II?e  
!S%XIq}FX  
template < typename Cond, typename Actor > yql+N[  
class do_while og. dYs7W4  
  { Zf]d'oW{/  
Cond cd; A+Y>1-=JO  
Actor act; Ao`9fI#q  
public : ;n7k_K#0z!  
template < typename T > %>xW_5;Z  
  struct result_1 -Q 6W`*8  
  { cy^6g? ew  
  typedef int result_type; ;c:vz F~Q  
} ; 4^70r9hV9  
I.y|AQB  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} e#kPf 'gL  
E;VW6[M  
template < typename T > ]4uIb+(S  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JZu7Fb]L9  
  { \)y5~te*  
  do 09|d<  
    { dW8'$!@!!  
  act(t); NqhRJa63  
  } R\0]\JEc  
  while (cd(t)); 1ZhJ?PI,9{  
  return   0 ; :$/lGIz  
}  A{5 k}  
} ; Ha)w*1&w"  
|;rjr_I  
HEjV7g0E  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). D\j1`  
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。 -U%wLkf|  
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。 G:u[Lk#6K  
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。 /d'^ XYOC  
下面就是产生这个functor的类: _u{D#mmO  
2lAuO!%  
I9SO}a2p  
template < typename Actor > 8C4 Tyms  
class do_while_actor 2c8,H29  
  { *1;<xeVD  
Actor act; lOd[8|/  
public : N ?V5gi  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ^>g+:?x  
y<)Lr}gP  
template < typename Cond > K Qub%`n  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 9J% dd0  
} ; :8Q6=K87  
fB  
@f*/V e0.  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 5IdmKP|  
最后,是那个do_ nV:.-JR  
T`a [~:  
/MQd[03]  
class do_while_invoker 2$[u&__E  
  { jn)~@~c  
public : m]7yc>uDy  
template < typename Actor > CzNSJVE5  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const PcUi+[s;x  
  { db.iMBki  
  return do_while_actor < Actor > (act); P>4(+s  
} /:yKa=$  
} do_; =\:YNP/  
<ezvz..g  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 2!]':(8mR  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 !WVF{L,/I  
最后来说说怎么处理break和continue q3scz  
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。 gyI5;il~  
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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