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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda \G0YLV~>P  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 `pb=y}  
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, 2BKiA[ ;;  
|(<A)C  
1B#iJZ}  
.wV-g:2  
  class filler 7@R^B=pb  
  { k4d;4D?  
public : 0.\}D:x(z  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ,. zHG  
} ; 5O(U1 *  
o)f$ 7.  
Tn"@u&P *  
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: \kZ@2.pN  
eZ]>;5  
n8E3w:A-  
mlYkn  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); C#V_Gb  
J`4V\D}n  
C|V5@O?;&  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 :N !s@6  
Sd F+b+P]  
"574%\#4z  
l)e6*sDZ,  
二. 战前分析 $O&N  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Q\W)}  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Y <`X$  
&_q8F,I \<  
p"7]zq]'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]s0GAp"  
  /* --------------------------------------------- */ Zt& 7p  
vector < int *> vp( 10 ); K8/jfm  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ~|[i64V<^  
/* --------------------------------------------- */ j115:f  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Rh!m1Q(-  
/* --------------------------------------------- */ ?\I@w4  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); c'XSs  
  /* --------------------------------------------- */ La28%10  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); k0&FUO  
/* --------------------------------------------- */ 6B]i}nFH{+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 7|"l/s9,  
rmi&{o:  
qu.AJ*  
#)m [R5g(  
看了之后,我们可以思考一些问题: Adet5m.|[8  
1._1, _2是什么? ~]24">VZf  
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。 m7`S@qG  
2._1 = 1是在做什么? sOVpDtZ]LR  
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。 A>,kmU5  
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。 {H>Tv,v|  
M;W&#Fz%  
jd2 p~W  
三. 动工 2s=zT5  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: !acuOBv,  
#S] O|$&*  
7L!}F;yT  
m^zD']  
template < typename T > Bp5 %&T k  
class assignment ++UxzUd  
  { 9ei<ou_s  
T value; 'f0R/6h\3s  
public : "$b{EYq6  
assignment( const T & v) : value(v) {} T*S) U ;  
template < typename T2 > bl^pMt1fv  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } O$x +>^  
} ; xXnSo0`L F  
aO}p"-'  
nET<u;  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 rLY I\  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment bMsThoePT  
zlB[Eg^X  
xSO5?eR"u  
1H\5E~X   
  class holder <Fv7JPN%  
  { S;/pm$?/  
public : 7*%}=.  
template < typename T > O'(D:D?  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const |MN2v[y  
  { _RS CyV  
  return assignment < T > (t); QxuU3#l  
} ,,1y0s0`  
} ; 6ZwQ/~7H  
dtj b(*x  
/1m+iM^V  
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: zTl,VIa3p  
dj4a)p|YN  
  static holder _1; ![eY%2;<  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 U ]B-B+-  
eYn/F~5-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Bk@EQdn  
而不用手动写一个函数对象。 B/mfm 7  
h`eHoKJ#w  
56u_viZ=8  
mVN\  
四. 问题分析 loHMQKy@  
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。 }7K~-  
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。 <u1`o`|-  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 PBcb*7W  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 E70o nR!i  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ^; }Y ZBy  
x8C *  
五. 问题1:一致性 ^ 4p$@5zH  
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?| >wFn|7\)s>  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 *y` (^kyS  
DeeV;?:  
struct holder }AiF 7N0  
  { ;#8xRLW  
  // ~BE=z:  
  template < typename T > <xrya _R?  
T &   operator ()( const T & r) const fQ -IM/z  
  { i=hA. y`  
  return (T & )r; ixoN#'y<"  
} 5zyd;y)|'  
} ; CL?=j| Ea  
Fiw^twz5  
这样的话assignment也必须相应改动: e? |4O< @  
!t{  
template < typename Left, typename Right > P?jI:'u!R.  
class assignment G_WHW(8   
  { H|MAbx 7  
Left l; nU6UjC|3  
Right r; Jp_ :.4  
public : 0,8RA_Ca}  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6(Ntt  
template < typename T2 > ZsYY)<n  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } YM.  
} ; ;RQ}OCz9}8  
:o~ ]d  
同时,holder的operator=也需要改动: ; 3sjTqD  
K!2%8Ej,J  
template < typename T > pwB>$7(_h  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const myd:"u,}9  
  { WY5HmNX3E  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); (B?ZUXM,  
} C0>L<*C  
jz>b>;  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Im]6-#(9\|  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ,,Ivey!kL  
#>sI XY  
return l(rhs) = r; <7gv<N6BQf  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 HXPq+  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: [8Z !dj   
glBS|b$\:  
template < typename Tp > @Q&k6.{4Z  
class constant_t %&s4YD/{  
  { S&D8Rao5  
  const Tp t; K `A8N  
public : T {=&>pNK[  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ~]n=TEJ>  
template < typename T > r$x;rL4  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const R D?52\  
  { !!cN4X  
  return t; mrr -jo  
} ;Sp/N4+  
} ; L@ejFXQg  
x,fL656t  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 IlB*JJnl  
下面就可以修改holder的operator=了 M)H*$!x}>  
A\13*4:;l  
template < typename T > _c}# f\ +_  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const )#`&[9d-  
  { %'S[f  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Yvu?M8aK!  
} u*rHKZ9i  
?0qP6'nWx  
同时也要修改assignment的operator() x+DecO2  
cIP%t pTW.  
template < typename T2 > }XqC'z  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ;<nJBZB9u  
现在代码看起来就很一致了。 y! QYdf?  
Hxleh><c-  
六. 问题2:链式操作 b # Llu$  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 #qxo1uV(c  
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。 ,lFp4 C  
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。 432]yhQ  
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。 #Jr4LQ@A9  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct *.Z~f"SZy*  
Yb1Q6[!  
template < typename T > mU.c!|Y  
struct result_1 {i}E)Np  
  { 1xSG(!  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; o/oLL w  
} ; "b%FkD  
2IUd?i3~l  
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: Ds#BfP7a  
KKWv V4u  
template < typename T > k|U2Mp  
struct   ref pbw{EzM  
  { OB*V4Yv  
typedef T & reference; ?/my G{E  
} ; G.PRPl  
template < typename T > c]/S<w<  
struct   ref < T &> )V&hS5P=S  
  { qdxaP% p2  
typedef T & reference; aPQxpK?  
} ; ?0?3yD-!9  
E>`|?DE@  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: dP`B9>r  
dlIYzO<  
template < typename T > 7!\zo mx  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const "M3;>"`G  
  { -:OJX#j  
  return l(t) = r(t); \f)GW$`  
} ?Ygd|a5  
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。 ./L)BLC i  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 bZ``*{I/  
BRM!g9  
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 `!AI:c*3p1  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: `#vbV/sM  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 gga}mqMv=  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ;47z.i&T  
最后的布局是: KSHq0A6/q%  
                Add a6 1!j>Kx  
              /   \ tw&v@HUP  
            Divide   5 mCG&=Fx  
            /   \ *>1^q9M  
          _1     3 k%Vprc  
似乎一切都解决了?不。 _x|.\j  
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。 lk[Y6yE  
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。 e =r  b  
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: K1Uq` TJ  
t,IOq[Vtk  
template < typename Right > DfP-(Lm)  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const =I@I  
Right & rt) const 0!7p5  
  { Z# bO}!  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); y@<2`h  
} -a&<Un/  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 !?/:p.  
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。 Pg{1'-  
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。 _53~D=  
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。 m}\QGtJ6  
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。 Lj9RF<39g  
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? 4+s6cQ]S`  
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: k)|.<  
<aDZ{T%  
template < class Action > >%0$AW|Exu  
class picker : public Action >]z^.U7=  
  { 2J8:_Ql3I  
public : F= %A9b_a  
picker( const Action & act) : Action(act) {} q!?*M?Oz  
  // all the operator overloaded ,"XiI$Le  
} ; 8W?dWj  
0GXY2+p}S  
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。 G{E`5KIvm  
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: ^W,5A;*3  
>3Q|k{97  
template < typename Right > Xq&BL,lS  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const =R|XFZ,  
  { s&(;  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,3y9yJQa*#  
} jWv'`c  
|=m.eU  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > n=vDEX:'  
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。 C5,fX-2Q  
$R1I(sJ  
template < typename T >   struct picker_maker ]p 3f54!  
  { h0@a"DqK  
typedef picker < constant_t < T >   > result; tmooS7\a  
} ; ACdPF_Y]  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ABX%oZ7[|o  
  { G~YZ(+V%~  
typedef picker < T > result; Z,A$h>Z  
} ; vjlN@ "  
O'mcN*  
下面总的结构就有了: ]myRYb5Z  
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。 @we1#Vz.  
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。 _!@:@e)yB{  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 "J1A9|  
至此链式操作完美实现。 MMs~f*  
JfIXv  
7|DG1p9C  
七. 问题3 -}|L<~  
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。 jTvcKm|q  
d?2ORr|m=  
template < typename T1, typename T2 > VAz4@r7hkq  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gHrs|6q9  
  { f +{=##'0  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 6*q1%rs:w  
} FklR!*oL,)  
jtP*C_Scv/  
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: ,,gMUpL7_8  
oLT#'42+H  
template < typename T1, typename T2 >  ?<EzILM  
struct result_2 h*k V@Dc  
  { %8FfP5#  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; wtY)(k a  
} ; $^ee~v;m4  
olE(#}7V  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? &q-&%~E@  
这个差事就留给了holder自己。 p%I'd^}.!  
    .B:ZyTI  
EAGvP&~P  
template < int Order > !C#oZU]P  
class holder; QnWE;zN[7A  
template <> |Vx [  
class holder < 1 > ca g5w~Px  
  { eU1F7LS  
public : {EoYU\x  
template < typename T > gyw=1q+  
  struct result_1 *[Z`0AgP  
  { HAxLYun(3w  
  typedef T & result; `Nx@MPo  
} ; Kjd3!%4mB  
template < typename T1, typename T2 > _QL|pLf-  
  struct result_2 vB8$Qx\J  
  { K81X32Lm'  
  typedef T1 & result; -V/y~/]J  
} ; )D+BvJ Y"  
template < typename T > <=M5)#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >n"0>[:4  
  { 3Z XAAV  
  return (T & )r; >dl5^  
}  XIInI  
template < typename T1, typename T2 > J4T"O<i$58  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const NUV">i.(  
  { a{kJ`fK   
  return (T1 & )r1; ihrf/b  
} k&$ov  
} ; ip-X r|Bq  
?Y4 +3`\x  
template <> !mlfG "FE  
class holder < 2 > xMjhC;i{  
  { cMY}Y [2c  
public : D$}hoM1  
template < typename T > 3FiK/8mu  
  struct result_1 QX=TuyO  
  { >(RkoExO/  
  typedef T & result; cq I $9  
} ; 5P!ZGbG  
template < typename T1, typename T2 > hEZvi   
  struct result_2 +``vnC  
  { 50_[hC&C)  
  typedef T2 & result; 6Z_V,LD9L  
} ; 7Eyi~jes  
template < typename T > w%])  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5 A0]+)5E8  
  { Hu|Tj<S  
  return (T & )r; /8l-@P. o  
} H$I~Vz[\yb  
template < typename T1, typename T2 > s<YN*~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Z<X=00,wg  
  { apL$`{>US  
  return (T2 & )r2; >$m<R &  
} eo]nkyYDP  
} ; B?j t?  
&~_F2]oM  
u> {aF{  
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> >。 ^% f8JoB  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: SJiQg-+<Uf  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 9k6s  
0nt@}\j  
return l(i, j) = r(i, j); s{^B98d+W  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) (_pw\zk>  
c6:uM1V{  
  return ( int & )i; fG0ZVV!   
  return ( int & )j; }c8nn  
最后执行i = j; 0qN`-0Yk  
可见,参数被正确的选择了。 <+*0{8?0  
FJ0I&FyWs  
`CWhjL8^  
: #a  
5UQ {qm*Q  
八. 中期总结 UBL{3s^"  
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: QT c{7&  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 U`6|K$@  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ?s2-iuMPd  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor q(n"r0)=  
!=YEhQ-  
a_Xwi:e<  
qm_l# u6  
c'Z=uL<Rm  
i|{psA  
九. 简化 Vit-)o{zr  
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。  bUcp8  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 =][ )|n  
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: ]$2 yV&V&  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 [!)HWgx  
  +-*/&|^等 \ ITd\)F%N  
2. 返回引用。 !H\;X`W|~D  
  =,各种复合赋值等 I0x)d`  
3. 返回固定类型。 4`8s]X  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) g|Lbe4?  
4. 原样返回。 "s|P,*Xf  
  operator, :6Z2@9.}w  
5. 返回解引用的类型。 o}Grb/LJ  
  operator*(单目) ?pZ"7kkD  
6. 返回地址。 ''auu4vF  
  operator&(单目) VzXVy)d  
7. 下表访问返回类型。 OB.rETg  
  operator[] ~Eg]Auk7  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 dU3A:uS^  
  operator<<和operator>> '9!_:3[d\]  
\:+\H0Bz  
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。 :fj>JF\[  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: f" Iui  
}Nr6oUn  
template < typename Left > -+[Lc_oNPx  
struct value_return sUlf4<_zW  
  { LM eI[Ji  
template < typename T > }K?b2 6`  
  struct result_1 :#g.%&  
  { QKjn/%l"@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ZP~H!  
} ; `qJJ{<1&U  
x1Gx9z9  
template < typename T1, typename T2 > ~R[ k^i.Y  
  struct result_2 /W .s1N  
  { MH#Tp#RG  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; UJ,vE}=_{  
} ; >/74u/&  
} ; 'ge$}L}4  
gM&O dT+i  
w)ki<Dudg  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait [s$x"Ex  
S"*k#ao  
下面我们来剥离functor中的operator() [z"E"_r~%Y  
首先operator里面的代码全是下面的形式: FaCW +9B  
^ oav-R&  
return l(t) op r(t) VWzQXo  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) |= cc>]  
return op l(t) &jY| :Fe  
return op l(t1, t2) j_5&w Znq  
return l(t) op kcUn GiP  
return l(t1, t2) op k6"(\d9o  
return l(t)[r(t)] =COQv=GT  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] hY!ek;/Gc  
;:Z5Ft m  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: K6-)l isf  
单目: return f(l(t), r(t)); &Z>??|f  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); JkN*hm?  
双目: return f(l(t)); 7vXP|8j  
return f(l(t1, t2)); R`]@.i4tt  
下面就是f的实现,以operator/为例  K!ILO  
[R1|=kGU  
struct meta_divide }J6:D]Q  
  { ?,x\46]>_K  
template < typename T1, typename T2 > Yr"Of*VNH  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) E} ]=<8V  
  { @p~scE.#\  
  return t1 / t2; JmDxsb^  
} va_u4  
} ; hBRi5&%  
\]4EAKJE  
这个工作可以让宏来做: Csy$1;"A  
,mx\ -lWFy  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ q6rkp f,Tl  
template < typename T1, typename T2 > \ 3O; H&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; _cJ)v/]  
以后可以直接用 ML'y`S  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) QY4;qA  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 C{$iuus0  
(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。。。)  ?;v\wx  
L7{}`O/g7  
7omHorU+  
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 IV!`~\@  
sgP{A}4 W  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > yYGs] +  
class unary_op : public Rettype u; KM[FmK  
  { ,x1OQ jtY  
    Left l; ,ja!OZ0$  
public : 6QA`u*  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} `B"sy8}x  
+kd1q  
template < typename T > 5PZ!ZO&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ms5?^kS2O  
      { ?Xvy0/s5  
      return FuncType::execute(l(t)); B(1-u!pz  
    } &~+QPnI>Pm  
rxX4Cw]\"y  
    template < typename T1, typename T2 > G\ F>*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 66F?exr  
      { @%x2d1FS  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); :,JjN&  
    } )aGSZ1`/  
} ; hsY?og_H  
SWx: -<  
11"r FZ  
同样还可以申明一个binary_op 4 j=K3m  
So!=uYX  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6Ot~Q  
class binary_op : public Rettype |?VJf3 A  
  { F4G81^H  
    Left l; p,8~)ic_  
Right r; nyi!D   
public : 'o}[9ZBjn  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} xrvM}Il  
Q*T 'tkp  
template < typename T > Jf?6y~X>Y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R6(:l; W  
      { Bz_'>6w  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); i:aW .QZ.  
    } :sg}e  
~ C%I'z'  
    template < typename T1, typename T2 > !5lV#w!vb  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r~)fAb?  
      { ISNL='%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); %\<b{x# G  
    } :CE4< {V  
} ; 1V1I[CxlX  
I<940PZ  
b*?u+tWP_  
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 ~i;{+j6Ho!  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 |~BnE  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) {V6pC  
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。 ,J|,wNDU!K  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! \PE;R.v_:  
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。。。 i$E [@  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 =|agW.l  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) V#dga5*]  
下面是修改过的unary_op RN(I}]]a  
O<cP1TF  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > WChP,hw  
class unary_op ElQ?|HsQ6p  
  { p@G7}'|eyA  
Left l; WSHPh hM  
  pjFO0h_Y  
public : lNL=Yu2p_  
EpAgKzVpJ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} d>hv-n D  
{zAI-?#*u  
template < typename T > DRQx5fgL  
  struct result_1 RHC ZP  
  { xrkl)7;  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?+d`_/IB  
} ; {=[>N>"  
_Ub `\ytx  
template < typename T1, typename T2 > k3#'g'>yh  
  struct result_2 ls@]%pz.1d  
  { [ /o'l:  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; cFL~< [>_  
} ; _!',%  +  
BNK]Os  
template < typename T1, typename T2 > d<a|dwAeh  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z[. M>|  
  { 6$r\p2pi0  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); p)IL(_X)  
} f4f2xe7\Q  
-G,}f\Cg  
template < typename T > .hat!Tt9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3gi)QCsk  
  { ~gfR1SE  
  return OpClass::execute(lt(t)); KG'i#(u[  
} eQbHf  
>aVgI<  
} ; [r/zBF-.  
j<<d A[X  
\]9)%3I  
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 So aqmY;+  
好啦,现在才真正完美了。 5}#wp4U  
现在在picker里面就可以这么添加了: j!u)V1,  
W'[V$*  
template < typename Right > ntW@Fm:bw>  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 8 t5kou]h  
  { .;?!I_`  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);  j#](Q!  
} g":[rXvId  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 c$g@3gL  
tq3_az ~1  
 js_`L#t  
E#k{<LYI  
=hPXLCeC  
十. bind (@1:1K(   
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。 h|qJ{tUWc$  
先来分析一下一段例子 XIW0Z C   
x e`^)2z  
Z3`EXs  
int foo( int x, int y) { return x - y;} $coO~qvU  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 iM+` 7L'  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ||$&o!;/L  
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。 "z~ba>,-\  
我们来写个简单的。 Gt`7i(  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ks4`h>i  
对于函数对象类的版本: j6rNt|  
1+x" 5<(W  
template < typename Func > QZ a.c  
struct functor_trait NX @FUct;  
  { ++0)KSvw  
typedef typename Func::result_type result_type; O*EV~ {K  
} ; #oUNF0L@6  
对于无参数函数的版本: -=ZL(r 1  
f9De!"*&  
template < typename Ret > u!_l/'\  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ]{>AU^=U  
  { / ;]5X  
typedef Ret result_type; @YJI'Hf67  
} ; lPTx] =G  
对于单参数函数的版本: &gXh:.  
+EETo):  
template < typename Ret, typename V1 > AU{"G  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > FKa";f"  
  { =&HLz 7|  
typedef Ret result_type; hx;f/E Px  
} ; gAqK)@8-  
对于双参数函数的版本: \/a6h   
o5 L^  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 7u):J  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > P15 H[<:Fz  
  { UtZ,q!sg  
typedef Ret result_type; cnv>&6a)  
} ; Wa_qD  
等等。。。 ?^}30V:E  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy K5""%O+  
k+3qX'fd  
template < typename Func > "}4%vZz  
struct func_return /ZLY@&M  
  { qQ&uU7,#  
template < typename T > :+rGBkw1m  
  struct result_1 je4l3Hl  
  { ?pDr"XH~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :2 ;Jo^6Se  
} ; Cy/&KWLenf  
M>8J_{r^  
template < typename T1, typename T2 > Qzi?%&  
  struct result_2 $6hPTc<C  
  { yV30x9i!2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6 SSDc/  
} ; Jd2.j?P=  
} ; Y.tx$%  
H}@:Bri  
cTqkM@S  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Z:; }  
(~T*yH ~  
template < typename Func, typename aPicker > gL;Kie6Z  
class binder_1 Ucj?$=  
  { >tD=t8  
Func fn; eRauyL"Q+  
aPicker pk; 3r\8v`^>  
public : D28`?B9 (  
8xpplo8  
template < typename T > 8~sP{V%  
  struct result_1 NE995;  
  { 5~Y`ikwxL  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; x3@-E  
} ; b}J%4Lx%m  
D$>_W,*V  
template < typename T1, typename T2 > *[Hrbln  
  struct result_2 >.h:Y5  
  { S63 Zk0(25  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *O?c~UJhhV  
} ; 7>JYwU{  
n,la<N]  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} k[=qx{Osx%  
bOY;IB _  
template < typename T > V"FQVtTx7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z$oy;j99y  
  { >r.]a`  
  return fn(pk(t)); q76POytV|  
} L`NIYH<^  
template < typename T1, typename T2 > MB plhVK8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <@<rU:o=V  
  { v=`yfCX-qX  
  return fn(pk(t1, t2)); pO]gf$  
} H= dIZ  
} ; \l+v,ELX=  
^xo<$zn  
x)5}:b1B=  
一目了然不是么? J3 $>~?^1  
最后实现bind &H(yLd[  
!^J;S%MB:K  
8$00\><r  
template < typename Func, typename aPicker > [B0 BHJ~  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) mh }M|h5Im  
  { -@To<<`n  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); %E?Srs}j  
} +9)Jtm oL  
H DVimoOq  
2个以上参数的bind可以同理实现。 )0{`}7X  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 De$AJl  
z*@eQauA  
十一. phoenix P5S ]h  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: lH-VqkR\  
J8|MK.oD  
for_each(v.begin(), v.end(), MqmQ52HR  
( ;m/e|_4;y  
do_  tm1 =  
[ "hkcN+=  
  cout << _1 <<   " , " /qpSmRL  
] CK* * RZ  
.while_( -- _1), 'K[ml ?_  
cout << var( " \n " ) *dBy<dIy  
) vEv kC  
); ;\MWxh,K  
bzN[*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: kUT2/3Vi  
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 WP<L9A  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ]4:QqdV  
那么我们就照着这个思路来实现吧: !pU$'1D  
l1KMEGmG  
9#8vPjXW}.  
template < typename Cond, typename Actor > &AiAd6  
class do_while !V|{(>+<  
  { Y&2FH/(M  
Cond cd; d)%WaM%V  
Actor act; ^:9a1{L[  
public : `[ZswLE  
template < typename T > D 0Xl`0"'  
  struct result_1 :X>Wd+lY:_  
  { F)3+IuY  
  typedef int result_type; dPUe5k)G_  
} ; hgU;7R,?ir  
z?/_b  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} c3]t"TA,  
Hv6h7-  
template < typename T > ^WA7X9ed  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r$jWjb  
  { :!gNOR6Lh  
  do 6St=r)_  
    { )~2\4t4|g  
  act(t); S^O9}<2g  
  } y r (g/0  
  while (cd(t)); Pnytox  
  return   0 ; c *KE3:  
} y-<.l=6A  
} ; RhWQ:l]  
m8n)sw,,  
}[0nTd  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ^ h=QpH  
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。 *85N_+Wv!  
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。 |q`NJ  
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。 >$ q   
下面就是产生这个functor的类: <4r8H-(%  
i)#-VOhX)  
0X)vr~`  
template < typename Actor > *)m:u:   
class do_while_actor x0j5D  
  { c^}G=Z1@  
Actor act; O|Uz)Y94  
public : Pps$=`  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} N{J 1C6  
}:8}i;#M  
template < typename Cond > #XQ/y}(  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; d4o ^+\  
} ; 5 -i,Tx&:  
IQ&PPC  
_8G w Mj  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 s8-RXEPb  
最后,是那个do_ zgD?e?yPO  
.W]k 8N E  
xG!~TQ  
class do_while_invoker Vh-8pF t  
  { 7FH(C`uKi  
public : mTe3%( LD  
template < typename Actor > Snr(<u  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const PUQ",;&y1  
  { T Q41i/{  
  return do_while_actor < Actor > (act); 99yWUC,  
} yaz6?,)  
} do_; RV~t%Sw^  
h@RpS8!Bi  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 3IYFvq~  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 HK )m^!=  
最后来说说怎么处理break和continue zPnb_[YF  
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。 Y0(4]X \ey  
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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