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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Op/79 ]$  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 /q"d`!h)w  
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, teOBsFy/I  
(4 /]dTb  
W93JY0Ls9|  
&I}T<v{f  
  class filler Q),3&4pM  
  { NB W%.z  
public : [cQ<dVaTX  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} g#'fd/?Q  
} ; x*R8^BA]pR  
"h;;.Y8e  
( ztim  
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: =2nn "YVP  
n,?IcDU~m  
OSa}8rlr'  
4Ay`rG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); j.;  
^#BGA|j  
% L >#  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 "0'*q<8  
\>Ga-gv6/  
5@UC c  
uh5Pn#da^  
二. 战前分析 K(Q]&&<  
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。 <K,% y(]  
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 O@r.>  
ckf<N9  
RrO0uadmn  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Q$3\ /mz  
  /* --------------------------------------------- */ 4z9#M;q T  
vector < int *> vp( 10 ); o=-Vt,2{  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); p2Dh3)&  
/* --------------------------------------------- */ YA"Ti9-EV  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); .|-l+   
/* --------------------------------------------- */ 5oU`[&=Ob  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 9|N" @0<B  
  /* --------------------------------------------- */ R81{<q'%X  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 5@+4  
/* --------------------------------------------- */ =&q-[JW  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); FJ{,=@  
n^iNo  
Np|'7D  
W,HH *!  
看了之后,我们可以思考一些问题: \K?(  
1._1, _2是什么? c Pq Dsl3  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 80?6I%UB<  
2._1 = 1是在做什么? .:{h{@a  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 r=~WMDCz@  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 4{;8:ax&w  
([,vX"4  
{Ax)[<i  
三. 动工 ^)f{q)to  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ;-KA UgL2  
>d8x<|D  
Uvjdx(fY[a  
\~@[QGKN  
template < typename T > *xE"8pN/  
class assignment c=A(o  
  { 9Fy\t{ks  
T value; ""1#bs{n  
public : bBUbw*DF)  
assignment( const T & v) : value(v) {} lAdDu  
template < typename T2 > 1B)Y;hg6&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 7P<r`,~k-  
} ; w]>"'o{{  
8K \'Z  
tZaD${  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 {OB-J\7Y  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment +}_Pf{MW  
,vPe}OKj  
m:)Z6  
4S,.R  
  class holder nu&_gF,{  
  { 1t/dxB;  
public : W@I 02n2 H  
template < typename T > q>_vE{UB  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const =n@F$/h  
  { 0a"igH}  
  return assignment < T > (t); D JLiZS  
} vkd[: CC  
} ; B4]AFRI  
, CJAzGBS  
4. 1rJa  
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: [YC=d1F5  
9$7&URwSDI  
  static holder _1; Ts|--,  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 +kjzn]} f  
]g{hhP3>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }JRP,YNh  
而不用手动写一个函数对象。 ecr886  
Ua):y) A  
_& 8O~8tW  
&qJPwO  
四. 问题分析 ;~ W8v.EW  
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。 Zimh _  
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。 Dt.0YKF  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 CF]i}xpWV  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 kf<c, 3A  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 exfm q  
hf;S]8|F  
五. 问题1:一致性  }10\K  
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?| <&4nOt  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 p6`Pp"J_tr  
`/z_rqJ0CL  
struct holder 'eD J@4Xm  
  { _eGT2,D5r  
  // $:Rn;  
  template < typename T > 2ck 4C/ h  
T &   operator ()( const T & r) const >D 97c|?c  
  { rJ'/\Hh5P  
  return (T & )r; puOC60zI  
} K*~]fy  
} ; _@Y"$V]=Vt  
MR`:5e  
这样的话assignment也必须相应改动: 1%%'6cWWu  
WzjL-a(  
template < typename Left, typename Right > mw_ E&v  
class assignment VZ$=6CavH  
  { ^$!987"  
Left l; W4(v6>5l  
Right r; sONBQ9  
public : Bs[nV}c>>  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} wu A^'T  
template < typename T2 > )l_@t(_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } $f#agq_  
} ; ~4Pc_%&i  
Ht#@'x  
同时,holder的operator=也需要改动: Cezh l  
oK2pM18  
template < typename T > &uv0G'"\  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const U[R@x`  
  { 2R]&v;A  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); J{`eLmTu  
} !22yvT.;[  
SyO79e*t  
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。 h35Hu_c&  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 77V .["=7  
9}5K6aQ  
return l(rhs) = r; bLqy!QE  
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。 (zG.aaz*C  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: .-0%6] cFD  
$6T3y8  
template < typename Tp > ' _dzcN,z  
class constant_t 3J{vt"dS  
  { JWROYED  
  const Tp t; {^5?)/<  
public : #]9hTa IR  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 9AHSs,.t  
template < typename T > - hzjV|  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const f6!D L<  
  { 6 {}JbRNf  
  return t; MxOD8TDF4  
} Tv5g`/e=Ej  
} ; mf' ]O,  
; dd Q/  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Gs dnf 7  
下面就可以修改holder的operator=了 oE?QnH3R  
EVt? C+  
template < typename T > jTb-;4 N'  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const w\w(U  
  { )4R:)-"f  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); k6"KB  
} [BM*oEFPB*  
\'Z<P,8~  
同时也要修改assignment的operator()  )zq.4  
$Z?\>K0i  
template < typename T2 > #?[.JD51l  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } W2Luz;(U  
现在代码看起来就很一致了。 {f/]5x(_  
w~Ff%p@9  
六. 问题2:链式操作 5Y\!pf7SQ|  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 f[sF:f(zI  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Kmz7c|  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 DNkWOY#{  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 eKN$jlg  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct J:j<"uPm  
F7MzCZvu  
template < typename T > PUdM[-zjh  
struct result_1 3=  -pG  
  { ^j)BKD-  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ^YvB9XN  
} ; Vp}^NNYf  
&v!WVa?  
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: pV(lhDNoQ  
KCuG u}  
template < typename T > B*1W`f  
struct   ref ZJ,cQ+fn  
  { xSK~s  
typedef T & reference; |o<8}Nja6  
} ; a l&(-#1  
template < typename T > _qXa=|}V.  
struct   ref < T &> q<#>HjC  
  { vuQ%dDxI  
typedef T & reference; m~#%Q?_ %  
} ; &o3K%M;C?  
BxK^?b[E8  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: N#C1-*[C  
Q@@v1G\  
template < typename T > _7T@5\b:;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const H ?M/mGP  
  { o*g|m.SjL  
  return l(t) = r(t); }!>=|1 fY  
} &PWB,BXv  
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。 <plC_{Y:wu  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 D]s]"QQ8  
M$Zo.Bl$(  
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 U`|0 jJ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: v%{.A)  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 %wptZ"2M  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 k0-G$|QgIp  
最后的布局是: cLY c6  
                Add qU6nJi+-I  
              /   \ 9Z5D\yv?H  
            Divide   5 3q:n'PC)C  
            /   \ 'CZa3ux  
          _1     3 +>~?m*$  
似乎一切都解决了?不。 YW \0k5[  
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。 R%D'`*+  
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。 U$dh1;  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 4)>FS'=  
KInk^`C/H  
template < typename Right > R9rj/Co  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const jjM\.KL]  
Right & rt) const kql0J|P?  
  { YXurYwV  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Em 6Qe  
} Nc Pgq?3p  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Wo~vhv$E  
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。 ig LMv+{  
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。 "1`Oh<={b  
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。 ph>7?3;t  
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。 Cxod[$8  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? "P-lSF?T  
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: @H>@[+S#  
ml|W~-6l  
template < class Action > >odbOi+X  
class picker : public Action me6OPc;:!  
  { G 0O#/%%  
public : Vm}%ttTC  
picker( const Action & act) : Action(act) {} mI*[>#q>  
  // all the operator overloaded oh"O07  
} ; h7*W *Bd  
`Q3s4VEC  
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。 |tR OL 9b  
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: v:Tzv^  
U7uKRv9  
template < typename Right > =0;}K@(J  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 4'4\ ,o  
  { iy.2A!f^.  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); I+>%uShm  
} $N :Vo(*  
!zj0/Q G\  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > /xGmg`g<#  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 0;4t&v7  
@_:]J1jw7  
template < typename T >   struct picker_maker ~_s?k3cd  
  { u]u[(K5F  
typedef picker < constant_t < T >   > result; OouPj@r  
} ; ac kqH+'  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > P`s  
  { "s!7dKXI"  
typedef picker < T > result; kr$ b^"Ku  
} ; K7Rpr.p  
>9RD_QG7  
下面总的结构就有了: bY}eUL2i4  
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。 'XY`(3q  
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。 YEkh3FrbwH  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 .<tquswg  
至此链式操作完美实现。 {-|{xBd  
SS`qJZ|w  
F:y[@Yn  
七. 问题3 2C{H$ A,pW  
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。 \AL f$88>@  
h~{aGo  
template < typename T1, typename T2 > N]KxAttt  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OGl$W>w1  
  { yaq'Lt`  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); A)%A!  
} [,2|Flf e  
{hln?'  
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: AU-n&uX  
"qc6=:y}  
template < typename T1, typename T2 > .9md~j:o^s  
struct result_2 3}|'0(hYL  
  { Og=*R6i  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; z1^gDjkZ  
} ; 8 k3S  
'* \|; l#1  
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? zC _<(4$-"  
这个差事就留给了holder自己。 TuW%zF/  
    ^Y-]*8;]  
*tm0R>?!  
template < int Order > JXyM\}9-X  
class holder; Qne/g}PD`  
template <> ~"UV]Udn  
class holder < 1 > gTA%uRBa  
  { 3 %.#}O,(  
public : It2" x;  
template < typename T > )M__ t5L  
  struct result_1 \:'%9 x  
  { dCj,b$  
  typedef T & result; uV 7BK+[O  
} ; H[DUZ,J  
template < typename T1, typename T2 > 7^w >Rj  
  struct result_2 NPFpq,P>  
  { vN3Zr34  
  typedef T1 & result; wdUBg*X8  
} ; ,t\* ZTt$  
template < typename T > S"Zp D.XX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const pp7$J2s+j  
  { 5]M>8ll  
  return (T & )r; *N{emwIq  
} H\XP\4#u  
template < typename T1, typename T2 > x3PD1JUf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const YZ%Hu)  
  { J>u 7,  
  return (T1 & )r1; {uGP&cS~(  
} 6oF7:lt  
} ; 2Ry1b+\  
Ur*6Gi6  
template <> =0;^(/1Mc  
class holder < 2 > IpP~Uz  
  { ^h{)Gf,+\  
public : q$aaA`E%  
template < typename T > 4wrk2x[  
  struct result_1 XoA+MuDzpo  
  { sg+uBCGB  
  typedef T & result; tU_y6  
} ; irN6g#B?  
template < typename T1, typename T2 > <!pY$  
  struct result_2 !qX_I db\  
  { ,\qs4&  
  typedef T2 & result; ;]_o4e6\p  
} ; ?.D3'qv  
template < typename T > =zyC-;r!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5 Kkdo!z  
  { V*W;OiE_ 3  
  return (T & )r; 3>Y 6)  
} gks{\H]  
template < typename T1, typename T2 > o1<_fI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $z+8<?YD  
  { cK 06]-Y  
  return (T2 & )r2; `F/Tv 5@L  
} yz0zFfiX  
} ; A<W 6=5h  
?2>FdtH  
B, 9w0  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 \?jeWyo  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: WD1G&5XP  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ,Jd ',>3  
W^s ;Bi+Nw  
return l(i, j) = r(i, j); zA[0mkC?$  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) e*L.U~ZR  
.w]GWL  
  return ( int & )i; XP@1~$  
  return ( int & )j; 8stwg'  
最后执行i = j; =9j8cC5y  
可见,参数被正确的选择了。 4fe7U=#;Y  
Fy.\7CL>  
9~l hsH  
_U/!4A  
EOm:!D\  
八. 中期总结 Ox@sI:CT  
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: 1bH;!J  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 D:Zy  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 vBog0KD);s  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor z`\F@pX%wC  
$ibuWb"a  
mQY_`&Jq  
d'Zqaaf k%  
NOp609\^  
V =-WYu  
九. 简化 aJcf`<p   
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 95z]9UL  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 {Lm~r+ U  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: D_x +:1(  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 4T=u`3pD7l  
  +-*/&|^等 kV3 8`s>+  
2. 返回引用。 eGX %KT"O  
  =,各种复合赋值等 .j-IX1Sa  
3. 返回固定类型。 {6}eN|4~#  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ?]x|Zy  
4. 原样返回。 k2AJXw  
  operator, lIProF0  
5. 返回解引用的类型。 Jej` ;I  
  operator*(单目) W16,Alf:  
6. 返回地址。 Qm/u h  
  operator&(单目) DoeiW=  
7. 下表访问返回类型。 0fYj4`4=n  
  operator[] 46 PoM  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 d$ ^ ,bL2p  
  operator<<和operator>> gmm|A9+tv  
>Bgw}PI  
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。 VP6ZiQ|  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 2"B_At  
nH<eR)0  
template < typename Left > 'z[Sp~I\  
struct value_return SGe^ogO"v  
  { 3Oi nK['  
template < typename T > VhNz8)  
  struct result_1 Iyyh!MVF  
  { EbdfV-E  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; TsGE cxIg  
} ; 3%E74 mOcD  
(x3.poSt  
template < typename T1, typename T2 > pbU!dOU~e  
  struct result_2 Q*b]_0Rb  
  { w.0qp)}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; <^lRUw  
} ; -k"^o!p  
} ; }|XtypbL  
Q^#;WASi  
u5Ftu?t  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait V?=8".GiX  
9F*+YG!  
下面我们来剥离functor中的operator() ETXZ?\<a5  
首先operator里面的代码全是下面的形式: `3hSL R  
|0%+wB  
return l(t) op r(t) X3V'Cy/sy  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) fF V!)Zj  
return op l(t) OdB?_.+$  
return op l(t1, t2) f4PIoZ e  
return l(t) op _C`K*u 6Z<  
return l(t1, t2) op sUU{fNC6|  
return l(t)[r(t)] x(eb5YS  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] [!U?}1YQ  
>b]S3[Q(  
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: nTz6LVF  
单目: return f(l(t), r(t)); Qu]z)";7  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); mD/MJt5  
双目: return f(l(t)); 6CMub0   
return f(l(t1, t2)); =-}[ ^u1  
下面就是f的实现,以operator/为例 1Q. \s_2  
XGkkB  
struct meta_divide cwL1/DGDB  
  { !ki.t  
template < typename T1, typename T2 > %C=]1Q=T)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) |e2be1LD  
  { }eRD|1  
  return t1 / t2; WuZ/C_  
} w18y}mS"H  
} ; .k0~Vh2u  
A21N|$[  
这个工作可以让宏来做: YR;^hs?  
Ix(><#P  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 6O}`i>/6M  
template < typename T1, typename T2 > \ J|w)&bV  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; m:/ wG& !  
以后可以直接用 MC { 2X  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 44F`$.v96  
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 Rh>}rGvCUN  
(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。。。) Ey4z.s'-l  
qvv2O1c"A  
r{rQu-|.  
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 Uv4`6>Ix  
Qx'`PNU9\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Y]3>7q%  
class unary_op : public Rettype al[n, u  
  { X 51Yfr  
    Left l; iT)z_  
public : T0]*{k(FR  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} xSBc-u#< G  
eVM/uDD  
template < typename T > dF~8XYo  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >~Qr  
      { /mK?E5H'r1  
      return FuncType::execute(l(t)); kGN+rHo   
    } +a*^{l}AST  
-k7X:!>QHC  
    template < typename T1, typename T2 > + Q6l*:<|c  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Zw~+Pb  
      { uy}%0vLo  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); :,DM*zBV p  
    } Q pmsOp|  
} ; E=#0I]v[  
%bdjBa}  
"1-}A(X  
同样还可以申明一个binary_op 4DOK4{4?5  
|#*'H*W  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > o#hjvg  
class binary_op : public Rettype L*x[?x;)@  
  { \2vg{  
    Left l; nO)X!dp}J  
Right r; =k oSUVO0  
public : A<B=f<N3gV  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} A|@_}h"WG  
t&(PN%icD  
template < typename T > gy;+_'.j   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :Pv*, qHE  
      { +d%L\^?F  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); oy;K_9\  
    } =2 *rA'im  
V$uk6#  
    template < typename T1, typename T2 > W mm4hkf  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %.z,+Zz?  
      { A?@@*$&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); WsD M{1c  
    } CQpCS_M  
} ; ,do58i K  
 HyR!O>  
#-GJ&m8  
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^V(U~m]  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 LB.co4  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) EFc-foN  
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。 g9Yz*Nee<  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! f +hjC  
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。。。 JXj8Br?Z@  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 "{D|@Bc  
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) h48SItY  
下面是修改过的unary_op E!O\87[  
{$1J=JbE  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > >G'SbQ8  
class unary_op jU5}\oP@  
  { Q(o!iI:Gts  
Left l; g38&P3/  
  ,p9i%i  
public : I=!rbF;Z  
l]]l  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} +GAf O0  
"rAY.E]  
template < typename T > oY=q4D  
  struct result_1 s<]&*e&}?  
  { -uH#VP{0M  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8x[YZ@iM-  
} ; 7jJbo]&  
\))=gu)I  
template < typename T1, typename T2 > vhb)2n  
  struct result_2 1HPx|nmE]  
  { leCVK.  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @;?T~^nGj  
} ; dHk{.n^p  
GTJ{h  
template < typename T1, typename T2 > Gx 72  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WW@d:R  
  { rP(eva  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Ou>vX[{  
} )}L??|#  
BJS-Jy$-  
template < typename T > ~j'l.gQb  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^bLRVp1  
  { 8_!.!Kde |  
  return OpClass::execute(lt(t)); I_q~*/<h  
} c )7j QA  
:h1pBEiH  
} ; zW8*EE+,  
Hp|}~xjn  
v0Ir#B,[H  
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 ]p!Gt,rYq  
好啦,现在才真正完美了。 -TV?E%r  
现在在picker里面就可以这么添加了: cc44R|Kr$$  
cUO<.  
template < typename Right > zT ZVehEe  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const <A.W 8b7D  
  { ="d*E/##  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); j:bgR8 %e  
} _Zc%z@}  
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。 vEG'HOP  
fKtV '/X;Q  
c={Ft*N  
HWm#t./  
syzdd an  
十. bind 4"= Vq5  
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。 _3Cn{{ A0  
先来分析一下一段例子 U,Mx@KdV  
D?M!ra  
xE-7P|2  
int foo( int x, int y) { return x - y;} *XWq?hi  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 \VSATL:]  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 >b.^kc  
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。 [\Qr. 2  
我们来写个简单的。 <:|3rfm#  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ~LQ[4h<J !  
对于函数对象类的版本: voe7l+Xk  
m%#`y\]I  
template < typename Func > yA[({2%  
struct functor_trait x&A vUJ  
  { `)4a[thp  
typedef typename Func::result_type result_type; n,O5".aa<  
} ;  H@uE>  
对于无参数函数的版本: \.gEh1HW  
3I 0eW%,  
template < typename Ret > 4@;-%H&7  
struct functor_trait < Ret ( * )() > @$eT~ C  
  { _KD5T4FZR  
typedef Ret result_type; 4l8BQz}sb  
} ; Vc3mp;6"  
对于单参数函数的版本: m?[5J)eR  
z{]?h cY  
template < typename Ret, typename V1 > n +1y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Qju`e Eo  
  { V^il$'  
typedef Ret result_type; -p-0;Hy  
} ; ->lu#; A5  
对于双参数函数的版本: W0cgI9=9  
%}>dqUyQ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > /Y^8SO4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > |vFj*XU  
  { `3q;~ 9  
typedef Ret result_type; DW(~Qdk  
} ; 0F;,O3Q  
等等。。。 D';eTy Y  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy #:ns64|  
G"y.Z2$  
template < typename Func > PKq-@F%X  
struct func_return 8X&Ya =  
  { "?.~/@  
template < typename T > <1~^C  
  struct result_1 %"A_!<n@*`  
  { [{&jr]w`|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; q\9d6u=Gm  
} ; I]}>|  
o'%e I  
template < typename T1, typename T2 > } PeZO!K  
  struct result_2 m W`oq  
  { g2p"LWex-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; T,JA#Rk|1N  
} ; =fyyqb 4  
} ; eR!G[Cw-  
qS8B##x+=  
ZYtiMBJ  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 DHfB@/q#  
t0m*PJcF  
template < typename Func, typename aPicker > W$?e<@  
class binder_1 'qv;sB.  
  { k<4P6?  
Func fn; 19d6]pJ5  
aPicker pk; :]eb<J  
public : Bo\D.a(T  
2>hz_o{5',  
template < typename T > mgkyC5)d  
  struct result_1 pvXcLR)L+3  
  { ^i_Iqph=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; =7ydk"xM*  
} ; 0-2"FdeQU  
hRTMFgO  
template < typename T1, typename T2 > yFpySvj }  
  struct result_2 E(L<L1:"  
  { Ttv9" z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;rBp1[qVe  
} ; LAZVW</  
[>w%CY<Fd  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} [6g O  
t%+$" nP  
template < typename T > &2.+I go|G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6f] rQ9  
  { LD55n%|0`H  
  return fn(pk(t)); FrZ]=:  
} d(L{!mm  
template < typename T1, typename T2 > @"1}16b#f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d# T?Q_3b  
  { D[>W{g $  
  return fn(pk(t1, t2)); ^9ng)  
} 2@MN]Low  
} ; Jgi Iq  
(@ ]tG?I=  
,d 7Z  
一目了然不是么? +8^_D?*\n  
最后实现bind ^g!B.ll`  
vg^Myn   
O{n<WQd{CY  
template < typename Func, typename aPicker > 5N1 K~".  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) =s[ &;B`s  
  { eoJ]4-WFq  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); cgyo_ k  
} 4 iH&:Al  
v.`+I-\.z)  
2个以上参数的bind可以同理实现。 .s};F/(diD  
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。 /PC` 0/b  
*bZ\@Qm  
十一. phoenix F1}  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 'TX M{RGw  
*]{=8zc2  
for_each(v.begin(), v.end(), EUwQIA2c8N  
( r'd/qnd  
do_ }[,3yfiX  
[ ~n]NyVFP  
  cout << _1 <<   " , " ?'2 v.5TQt  
] c)3O/`  
.while_( -- _1), ahp1!=Z-=  
cout << var( " \n " ) u33zceE8  
) UB&2f>  
); J~dTVBx  
o>!JrH  
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: N5\{yV21",  
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 #Wx=v$"  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 OROqT~6G  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ylkqhs&  
2nx9#B*/T  
vPsq<l}  
template < typename Cond, typename Actor > X,Zd=  
class do_while #{w5)|S#JD  
  { g8Aj `O  
Cond cd; D-iUN  
Actor act; lJj&kVHb  
public : 0 pNo`Bm  
template < typename T > #HDesen  
  struct result_1 !Mil?^  
  { yiO31uQt  
  typedef int result_type; M c@GH  
} ; )l{A{f6O  
2[BA( B  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} uRGB/ju^E  
Ps7_-cH  
template < typename T > @Mr}6x*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5Jw"{V?Ak  
  { fKYKW?g;)Z  
  do HPTHF  
    { "GLYyC  
  act(t); \^m.dIPdO  
  } LT(?#)D  
  while (cd(t)); TMY{OI8a  
  return   0 ; >D3z V.R  
} Hir(6Bt  
} ; (uT^Nn9L=  
4ac1m,Jlt  
^yD"d =z  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). &vkp?UH  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 fMzYFM'i  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 y&3TQ]f\  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 %/md"S  
下面就是产生这个functor的类: kdd7X bw-  
)(.%QSA\C  
X}?ESjZJ  
template < typename Actor > R ^^ 1/%  
class do_while_actor I1~G$)w#  
  { %Il;B~t  
Actor act; tgfM:kzw  
public : {a@hRY_  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} $~Tf L{$  
`~|DoSi^d  
template < typename Cond > }JH`' &3  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; *XOS.$zGz  
} ; B%y! aQep  
>eu `!8  
8k%H[Smn:  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Yd.027  
最后,是那个do_ .&L^J&V  
^^'[%ok  
9Yd-m  
class do_while_invoker UXQb ={  
  { }`4K)(>4nG  
public : SCI1bMf  
template < typename Actor > rQ &S<  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const H}(=?}+  
  { dJaEoF  
  return do_while_actor < Actor > (act); I=K[SY,]9  
} 4%%B0[Wo_O  
} do_; <gR`)YF7  
:(+]b  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? C*$|#.l  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 s7vPI   
最后来说说怎么处理break和continue q?1yE@th  
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。 :"y0oCu7`W  
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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