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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda &Q9qq~  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 0v6)t.]s  
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, 6h>wt-tRC  
9V'%<pk''(  
Eou~P h*t  
CWf / H)~  
  class filler \(~y?l  
  { v:EB*3n5  
public : ]O Z5 fd  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} *w$W2I>b7  
} ; w:??h4lt  
NWP5If|'X  
LnFdhrB@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: 7WZrSC  
B5gj_^  
LZ\q3 7UV  
,f kcp]}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); &w4?)#  
".f ;+wH  
xpNH?#&  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 u=Fv 2  
:fKl]XO  
ylUb9KusOx  
d]`CxI]  
二. 战前分析 \/E>4)MDy  
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。 @(l^]9(V\  
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 |D'4uN8\  
lNNv|YiL  
TvwZW!@jc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Z<U6<{b  
  /* --------------------------------------------- */ `+`Z7  
vector < int *> vp( 10 ); I\hh8abAp  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); l_3`G-`2  
/* --------------------------------------------- */  ,t}vz 7  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); s|@6S8E  
/* --------------------------------------------- */ -)s qc P  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); KTK <gV9:  
  /* --------------------------------------------- */ (w&F/ynO:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); %/EVUN9=  
/* --------------------------------------------- */ /TE_W@?^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); |HU@ >  
M\C"5%2Mu  
+_s #2  
xE1 eT,  
看了之后,我们可以思考一些问题: |yvQ[U~PQ  
1._1, _2是什么? 2`.cK 3  
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。 w|3z;-#Q;  
2._1 = 1是在做什么? L%">iQOG#  
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。 P<oehw'>  
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。 z,|r*\dw  
"X2Vrn'  
-\+s#kE:  
三. 动工 ~L]|?d"  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: |].pDwgt  
\ Fl+\?~D  
h"lX 4  
$GYm6x\4  
template < typename T > ko1J094Y%  
class assignment  0,r}o  
  { tzZ63@cm  
T value; J5*tJoCYS  
public : ckV`OaRw4  
assignment( const T & v) : value(v) {} oV)~@0B&0  
template < typename T2 > avjpA ?Vz  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 0WT{,/>  
} ; hhb?6]Z/  
#btLa\HJ  
0fc/wfv <  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 0?sRDYaX;c  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment aHlcfh9|  
nJbtS#`G4  
gHhh>FFAq  
Tfh 2.  
  class holder FE" y\2}  
  { o5xAav"+>  
public : `))\}C@k  
template < typename T > H|,Oswk~-  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const a-y+@#;2_  
  { 33jovK 2  
  return assignment < T > (t); >Wh}f3C  
} L93l0eEt  
} ; BLN^ <X/  
ilK-?@u+  
~+bv6qxg]\  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: {zQS$VhXr  
&-s'BT[PGq  
  static holder _1; O#&c6MDB:  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 0ph{  
.tkT<o-u<J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  pnMEB,)  
而不用手动写一个函数对象。 MzPzqm<  
rI^zB mrr  
r~+\ Y"rM  
|\_^ B  
四. 问题分析 rX*H)3F  
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。 ;g6M%;1-  
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。 *eIJwXE  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 b'P eH\h{  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 w0|gG+x jS  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 79nG|Yj|\  
u4m,'XR  
五. 问题1:一致性 }>)@WL:q  
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?| lJ+0P2@h*  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 x8!ol2\`<  
^BUYjq%(`  
struct holder Av?2<  
  { \2nUa ;  
  // Q F-LU  
  template < typename T > :]rJGgK#  
T &   operator ()( const T & r) const 3VI4X  
  { Q s.pGi0W  
  return (T & )r; pX/n)q[  
} zR `EU,  
} ; ~)qtply  
7~&/_3  
这样的话assignment也必须相应改动: PN0VQ/..  
1J6,]M  
template < typename Left, typename Right > .P.z B}0=  
class assignment tyfTU5"x  
  { 1mfs 4  
Left l; U`,0]"Qk  
Right r; FW) x:2BG  
public : m.px>v-  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _FXZm50\g{  
template < typename T2 >  ]E_h  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } <WjF*x p  
} ; Vm5c+;  
oHMo>*?  
同时,holder的operator=也需要改动: qzI&<4  
( xXGSx  
template < typename T > 0ge$ p,  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const \=+b}mKV m  
  { -6Oz^  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 6&DX] [G  
} on0]vEE  
9Rn? :B~W:  
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/uh0>f*  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ; l&4V  
XQ%?  
return l(rhs) = r; so)"4 SEu  
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。 jx.[#6e  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: MS>t_C(  
a^Tm u  
template < typename Tp > |fxA|/ s[<  
class constant_t 0q.Ujm=,z  
  { lrWV#`6!+  
  const Tp t; YFE&r  
public : 5nTY ?<x`k  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} WuPH'4b 5  
template < typename T > ?6L&WB  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 6 ` Aj%1  
  { ^zEwA  
  return t; F^N82  
} ]Pry>N3G5  
} ; B.g[c97  
y_*PQZ$c<  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 {88gW\GL  
下面就可以修改holder的operator=了 UbEb&9}  
CPVjmRUF|  
template < typename T > t<T[h2Wd  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ( {1e%  
  { AjJURn0`,!  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 9R;/*$  
} {o!KhF:[  
NZP.0coY  
同时也要修改assignment的operator() :ml2.vP  
\Y|~2Ls8tu  
template < typename T2 > 'eo KZX+  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } i<H wTmm$  
现在代码看起来就很一致了。 B=>RH!&  
G2]4n T  
六. 问题2:链式操作 Z|_K6v/c  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 GwG4LIp  
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。 '"?C4mbSl  
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。 Ma'_e=+A  
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。 ndjx|s)E  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 2pzF5h  
'fcMuBc+ 4  
template < typename T > T[,/5J  
struct result_1 FP0G]=ME  
  { {r> .G7P6  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 4Ue_Y 'LmM  
} ; UOGuqV-  
:l2g#* c  
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: M t*6}Cl  
"S&@F/  
template < typename T > &?uz`pv2  
struct   ref HQUeWCN  
  { P y>{t4;S  
typedef T & reference; `+zWu 55;  
} ; >iOzl wmG  
template < typename T > %'xb%`t  
struct   ref < T &> :9R=]#uD  
  { HJ2*y|u  
typedef T & reference; 21ppSN >  
} ; }w/;){gu  
Iq#ZhAk  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: -pU|hSW*b  
' zEI;v  
template < typename T > :U d  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const rwniOQe  
  { DNR~_3Aq  
  return l(t) = r(t); 1=|7mehL%  
} {^ m(,K_  
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。 ?_oF:*~\  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 [F_/2+e  
[97KBoSU  
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 c9\2YKo  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: anj#@U;!  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 +vNZW@_$D  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ari7iF ~j  
最后的布局是: ^A][)*SZ  
                Add %*o8L6Hn  
              /   \ 'qArf   
            Divide   5 =\,uy8HX  
            /   \ .fi/I  
          _1     3 CvPioi  
似乎一切都解决了?不。 ( 7ws{)  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ^pS+/ZSi^  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ]Ni;w]KE  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: `/"nTB  
jYVE8Y)my  
template < typename Right > iJv48#'ii  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const xrqv@/kJ  
Right & rt) const jSOS}!=  
  { IcrL   
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); D?~8za`5  
} lJzl6&  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 tM,%^){p$  
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。 ' JdkUhq1V  
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。 WKr X,GF  
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。 rZojY}dWJ  
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。 6cdMS[_SD(  
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? ?sBh=Ds  
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: B/J>9||g  
hH->%*  
template < class Action > >tG+?Y'{  
class picker : public Action .lBgp=!  
  { !)qQbk  
public : e8h,,:l3j  
picker( const Action & act) : Action(act) {} '~ 4pl0TWc  
  // all the operator overloaded T"T;`y@(  
} ; 1AHx"e,;L  
g7CXlT0Q6  
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。 W%e_~$H0  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Sf/q2/r?6[  
x|0:P sE  
template < typename Right > 6yu]GK} es  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const "BKeot[""p  
  { sVoW =4V8  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  :Pq.,s  
} 659v\51*  
1/ZR*f a  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 451'>qS  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ?-OPX_i_  
=s}Xy_+:  
template < typename T >   struct picker_maker joa5|t!D9  
  { QM5 .f+/  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 85|fyX  
} ; V8-h%|$p3W  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 0IT@V5Gdj  
  { #hL*r bpT  
typedef picker < T > result; j2M+]Zp.  
} ; VW@ x=m  
t` 8!AhOgc  
下面总的结构就有了: }wwe}E-e  
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。 \aP6_g:N}  
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。 `7+j0kV)  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 9 L?;FY)_  
至此链式操作完美实现。 %8)W0WMe  
Qn:kz*:  
PzZZ>7_6S  
七. 问题3 V5D2\n3A  
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。 }:z5t,u6  
h:/1X' 3d  
template < typename T1, typename T2 > cPn+<M#  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !&] z*t  
  { la$%H<,7  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); MS<SAD>w  
} O'NW Ebl/  
&hV Zx  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: !OcENV  
IeF keE  
template < typename T1, typename T2 > ~VTs:h  
struct result_2 Y7U&Q:5'  
  { 1;| LI?  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; GZ }/leR  
} ; BRbV7&  
*s)}Bj  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Eff\Aq{  
这个差事就留给了holder自己。 F6S~$<  
    4B-yTyO  
 0=6/yc  
template < int Order > nhdTTap&9  
class holder; 7\/5r.  
template <> ~# 7wdP  
class holder < 1 > uCzii o`S  
  { UQd6/mD`e  
public : O.k \]'  
template < typename T > zuL7%qyv  
  struct result_1 0y %L-:/c|  
  { *]s&8/Gmb  
  typedef T & result; ';RI7)<  
} ; x:5dC I  
template < typename T1, typename T2 > )QY![&k}1z  
  struct result_2 tSv0" L  
  { +=c am/A  
  typedef T1 & result; We`'>'W0  
} ; ^[-> )  
template < typename T > Y?Vz(udD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const o;`!kIQ  
  { 0jB X5  
  return (T & )r; +nZRi3yu=  
} iRV ;Fks  
template < typename T1, typename T2 > &1)xoZ'\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *M~.3$NN  
  { h(xP_Svj>  
  return (T1 & )r1; [@{0o+.]'H  
} VRS 2cc  
} ; M?o{STt  
FMu!z  
template <> ;Gm>O7"|@  
class holder < 2 > r(uP!n1+  
  { (;6s)z  
public : ,9ml>ji`=  
template < typename T > 73DlRt *  
  struct result_1 Li`hdrO'ii  
  { ]TK=>;&  
  typedef T & result; 3n(*E_n  
} ; t]m!ee8*X<  
template < typename T1, typename T2 > 02 f9 wV  
  struct result_2 TGWdyIk  
  { (:$9%,x  
  typedef T2 & result; p$!@I  
} ; B.-A $/  
template < typename T > 2mJ:c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const c%<2z  
  { IUhp;iH  
  return (T & )r; R40W'N 1%q  
} wz@FrRP=  
template < typename T1, typename T2 > Y"> 4Qx4W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const P"4Mm, C  
  { ~8Sqa%F>  
  return (T2 & )r2; ."JzDs   
} :|XCnK0  
} ; ` *9EKj  
tSw>@FM  
H2\1gNL  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 sX'U|)/pD  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 1*R_"#  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 1=TSJ2{ 9  
MTB@CP!u  
return l(i, j) = r(i, j); ATO 5  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) GAJ~$AiwHH  
P06 . 1  
  return ( int & )i; (Nt[v;BnO  
  return ( int & )j; D=w9cKa  
最后执行i = j; 9H$g?';  
可见,参数被正确的选择了。 $y6rvQ 2>S  
3bH5C3(u  
^_w*XV  
@aB9%An1  
}=pOiILvD  
八. 中期总结 QV)}3pW  
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: Gm@iV,F%R  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 U+!UL5k  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 U2&HSE|2J  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor T#e4": A&x  
q}Rlo/R  
T5{T[YdX<  
>40 GP#Vz  
Gmgeve  
a#R %8)  
九. 简化 )_pt*xo  
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(yX0 ,P/7  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 nh.b/\o  
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: zg0%>iqO  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 rIp'vy S\p  
  +-*/&|^等 {3 SdX  
2. 返回引用。 4^MSX+zt  
  =,各种复合赋值等 ^^Bm$9  
3. 返回固定类型。 ,# iZS&  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) )6C`&Mj  
4. 原样返回。 $:]tcY-L9  
  operator, $nc, ?)i!  
5. 返回解引用的类型。 oYg/*k7EDX  
  operator*(单目) ^(m0M$Wk*  
6. 返回地址。 {*nEKPq(_*  
  operator&(单目) _3KZME  
7. 下表访问返回类型。  qV?sg  
  operator[] 67ZYtA|t  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 v+7*R)/  
  operator<<和operator>> 9g+UJ\u^  
m\} =4b  
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。 !a)s`  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: $*aE$O6l  
xrX?ZJ  
template < typename Left > Dwk$CJb3-  
struct value_return /\TlO.B=  
  { rN'.&;Y5  
template < typename T > 7zi"caY  
  struct result_1 |Pj9ZG#  
  { ]#M/$?!]g2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; H&u4v2  
} ; I4CHfs"ar  
w2K Wa-BO  
template < typename T1, typename T2 > :MdEr//w  
  struct result_2 XzlIW&"uC  
  { T!&jFy*W  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ->Q`'@'|P  
} ; "?`JA7~g  
} ; B[Ix?V4yy  
kYmo7  
#EEG>M*xB  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait s|BX> 1  
Y)5)s0}  
下面我们来剥离functor中的operator() @>gD1Q7v b  
首先operator里面的代码全是下面的形式: #Ul4&QVeg  
gRw.AXR a  
return l(t) op r(t) ZtKQ]jV&@  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) dqL  -'  
return op l(t) 4*YOFU}l  
return op l(t1, t2) L;4[ k;5  
return l(t) op @\S]]oLn  
return l(t1, t2) op @yCW8]  
return l(t)[r(t)] P7cge  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] % i %ew4  
%f>X-*}NI-  
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: (v|ixa  
单目: return f(l(t), r(t)); p"g1V7B  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); D8q3TyCj%  
双目: return f(l(t)); Rd .U;>  
return f(l(t1, t2)); J.*[gt%O|  
下面就是f的实现,以operator/为例 mQmBf|Rl  
 W{L  
struct meta_divide 3j]UEA^  
  { Kp$_0  
template < typename T1, typename T2 > D9e+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Zj:a-=  
  { $^!a`Xr  
  return t1 / t2; u'#`yTB6b  
} uDpf2(>s  
} ; RI#lI~&)  
(ra:?B  
这个工作可以让宏来做: 3"HGEUqA  
TEH*@~P"  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ N)9pz?*V  
template < typename T1, typename T2 > \ %"1` NT  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; bnA T,v{  
以后可以直接用 YJ &lB&xH  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 2]?w~qjWm  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 / c4;3>I S  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) !G+n"-h9'  
aW52.X z%8  
E1$Hu{  
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  5xG|35Pj  
M"k3zK,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > D{Hh#x8Y  
class unary_op : public Rettype ^zBjG/'7  
  { <O <'1uO,  
    Left l; 6ctHL<^  
public : a7XXhsZ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Xtu:  
_)HD4,`  
template < typename T > B"pFJ"XR  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I}6DoLbV  
      { |V5$'/Y  
      return FuncType::execute(l(t)); q[PD  
    } 2P;%P]~H  
GI0x>Z+  
    template < typename T1, typename T2 > oG4w8+N  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S3j]{pZ(z  
      { ak~=[7Nv  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 3K=q)|  
    } x.0k%H  
} ; v>x {jZkFL  
m;;0 Cl  
4jC4X*  
同样还可以申明一个binary_op FYx `o\  
~zXG<}n  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > UFzM#  
class binary_op : public Rettype 7yq7a[Ra  
  { 0U>t>&,"  
    Left l; ~8KF<2c   
Right r; i6!T`Kau  
public : CjC'"+[w  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} IGh !d?D  
d- Z+fz  
template < typename T > vp )}/&/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y|GJp h  
      { |Ak =-.  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); % K9; qJ5  
    } 7/p J6>  
QK``tWLIg7  
    template < typename T1, typename T2 > L5-T6CD  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c&| '3i+  
      { . BYKdxa  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); d'Ik@D]I  
    } ,w9#%=xE  
} ; O X5Co <u  
zAkc 67:  
`wn<3#  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 0i5T] )r  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ] dm1Qm  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) EMVoTW)z  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 =ELDJt  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! *MnG-\{j  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 pr[B$X .V  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Z uFV tW@  
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) g "K#&  
下面是修改过的unary_op #Vn>ue+?  
K c2OLz#  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > $ +GFOO  
class unary_op ?'ez.a}  
  { 5 CY_Ay\  
Left l; P*0nT  
  z'\}/k+  
public : pjKl)q  
[6&CloY3  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} </+%R"`  
!%Hl#Pv}  
template < typename T > (A]m=  
  struct result_1 9A* ?E  
  { Wd^F%)(  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Bah.\ZsYQP  
} ;  ^ :  
[U3D`V$xD  
template < typename T1, typename T2 > -hU>1ux&V  
  struct result_2 Zy!)8<Cgm'  
  { tz0Ttu=xH  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; n ]6 0  
} ; wEHAkc)Q  
UgD'Bi  
template < typename T1, typename T2 > z[KN^2YS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xM'S ;Sg  
  { LrM.wr zI/  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); O yH!V&w  
} @F3-Ugm  
Qa7S'(  
template < typename T > aCH:#|B  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "`W1yk5x  
  { |U#w?eE=  
  return OpClass::execute(lt(t)); {!{7zM%u0C  
} f,`}hFD  
bWQORjnd8  
} ; |qy"%W@  
m`yn9(1Y[  
e>vUkP y  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug bE`*Uw4  
好啦,现在才真正完美了。 XoxR5arj  
现在在picker里面就可以这么添加了: /|u]Y/ *  
}x#P<d(  
template < typename Right >  wc+N  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const T956L'.+G  
  { 49J+&G?)j  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); mBpsgm:g^  
} +U_-Lq )  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 \xO2WD  
X!+Mgh6  
5%Fn^u:  
SX?$H~A  
b~haP.Cl :  
十. bind /c$Ht  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 EYx2IJ  
先来分析一下一段例子 0w[0%:R^  
A_(+r  
_E&vE5<-$  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Am0.c0h  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ndCS<ojcBP  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 = C'e1=]  
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。 n0_Az2   
我们来写个简单的。 z$BnEd.y=:  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: NKUI! [  
对于函数对象类的版本: 't]EkH]BC  
da?th  
template < typename Func > o4[2`mT  
struct functor_trait :{xN33@6\X  
  { 7 6i rb!-  
typedef typename Func::result_type result_type; JbC\l  
} ; BWi 7v  
对于无参数函数的版本: wM4g1H%s  
\]`(xxt1  
template < typename Ret > Tx!m6B`Y  
struct functor_trait < Ret ( * )() > qn"T? O  
  { ;`of'9|  
typedef Ret result_type; ^? {kj{v  
} ; >ya-  
对于单参数函数的版本: vs0H^L  
;~Gpw/]5E  
template < typename Ret, typename V1 > CU>K  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > U)w|GrxX  
  { 2-E71-J  
typedef Ret result_type; {O&liU4  
} ; Lj Q1ar\  
对于双参数函数的版本: +81+4{*  
g/X=#!  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 33KPo0g7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > *1)NABp6D  
  { qQ DFg`  
typedef Ret result_type; 2#:]%y;\  
} ; uF3p1by  
等等。。。 HToN+z%w3H  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy zkMO3w>  
9MzkG87J  
template < typename Func > POg0=32  
struct func_return 5 EuJ  
  { 8Y0<lfG  
template < typename T > IV)W|/.  
  struct result_1 q\HBAr y  
  { 8}#Lo9:,d  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; D_ZBx+/_?  
} ; y yR8VO{  
_}D?+x,C8  
template < typename T1, typename T2 > Dw ;vDK  
  struct result_2 oplA'Jgnv  
  { 4p.{G%h  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; zT-"kK  
} ; Okg8Ve2  
} ; Y 6Qb_X:  
GN;XB b]w  
=i5:*J  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 UuqnL{  
8kc'|F\  
template < typename Func, typename aPicker > Q fyERa\rb  
class binder_1 c3!|h1h/v  
  { ^$,kTU'=  
Func fn; SyVbCj  
aPicker pk; LLHOWD C(2  
public : ;)]zv\fC  
4qz{ D"M  
template < typename T > iY'hkrw  
  struct result_1 geN%rD  
  { jp]geV54  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3cFLU^  
} ; %+! 9  
e&4wwP"`<  
template < typename T1, typename T2 > udy;Odt  
  struct result_2 q4ko}jn  
  { 6:z&ukq E  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3L]^x9Cu)  
} ; )Q j9kJq  
Q0; gF?  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} [k=9 +0p  
}Z? [Ut  
template < typename T > (l_de)N7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +\oHQ=s>}\  
  { lKwT5ma7  
  return fn(pk(t)); n rB27  
} RF2XJJ  
template < typename T1, typename T2 > *B<I><'G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~+nSI-L  
  { *3 8Y;{ 4  
  return fn(pk(t1, t2)); |#jm=rT0y  
} a4.: i  
} ; y8S6ZtA}2  
<~X6D?  
1sLfjH hv  
一目了然不是么? <_q/ +x]8  
最后实现bind ;f^jB;\<  
 Q<ExfJm  
QGj5\{E_  
template < typename Func, typename aPicker > gq1Y]t|4F  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 1WN93 SQ=  
  { 4H? Ma|,  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); CPeK0(7Zh  
} I3$vw7}5Y  
WA\f`SRF  
2个以上参数的bind可以同理实现。 3&Rqz9W  
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。 RX\O'Zwlj  
@N{Ht)1r  
十一. phoenix |+~2sbM  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: q;Pz B4#  
3D dG$@  
for_each(v.begin(), v.end(), v~cW:I  
( (4{9 QO  
do_ NS;8&  
[ I_*>EA  
  cout << _1 <<   " , " J5IJy3d  
] u.Yb#?  
.while_( -- _1), X*"O'XCA  
cout << var( " \n " ) bd*(]S9d  
) O~OWRJ@p  
); bK1`a{  
\bSHBTK  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: IE f^.Z  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor : {Z^ _;Tf  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 B :.;:AEbT  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Ud*[2Oi|R  
<ijmkNVS  
R0d|j#vP  
template < typename Cond, typename Actor > oXkhj,{y5  
class do_while /n7,B}  
  { c6)zx b  
Cond cd; KptLeb:Om  
Actor act; .. TjEBp  
public : <F & hfy  
template < typename T > ;_&L^)~P$  
  struct result_1 &L~rq)r/&  
  { ?.ihWbW_  
  typedef int result_type; qW>J-,61/  
} ; #[yl;1)  
&>fd:16  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} }rZ=j6Z  
p<19 Jw<  
template < typename T > JCfToFB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ra2q. H  
  { )ixE  
  do Nq6CvDXi  
    { 7~f6j:{|z  
  act(t); /U]5#'i  
  } dD<kNa}2  
  while (cd(t)); Ec 7M'~1  
  return   0 ; )yZE>>3-  
} QjU"|$  
} ; }>U03aa!  
"iGc'?/+  
4]KceE  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). H4Ek,m|c  
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。 L1i> %5:g  
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。 )D*xOajo+l  
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。 0O4mA&&!oK  
下面就是产生这个functor的类: EtGr& \,  
.r'.5RI A  
\0*LfVr;P  
template < typename Actor > a $:N9&P  
class do_while_actor c'R|Wyf  
  { v4aGL<SO  
Actor act; M6!brj\[|  
public : 7^=jv~>wP  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ,u2<()`8D  
p2^OQK  
template < typename Cond > )&-E@% \  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; RBwV+X[B  
} ; ^yTN (\9  
U$ bM:d  
kzXW<V9  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 R FiR)G ,  
最后,是那个do_ C\D4C]/8  
pE,BE%  
PX)qA =4q  
class do_while_invoker _P1-d`b0 a  
  { ApB0)N  
public : Cx~z^YP'  
template < typename Actor > 8t!"K_Mkx  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const #u@!O%MJ  
  { Rby7X*.-v  
  return do_while_actor < Actor > (act); PQr N";+  
} %xz02$k  
} do_; # 95/,k  
q%Pnx_RB  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? \gpKQt0  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 |\t_I~de  
最后来说说怎么处理break和continue 0=&]!WRT  
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。 l/LUwDI{  
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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