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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda .}faWzRH9  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ^'3c%&Zf3  
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, (p]FI#y  
N{J 1C6  
0O3O^ 0  
#XQ/y}(  
  class filler <AgB"y@  
  { JFv70rBe  
public : }M4dze  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} O_QDjxj^rZ  
} ; uFr12ZFgK  
Q,?_;,I}  
6_mi9_w  
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: w/@ZPBRo]  
ERPg TZT  
t6Iy5)=zY  
bEcs(Mc~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ~n=DI/AJ@-  
z;JV3) E  
+4yre^gC  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 d(IJ-qJ N  
aRTy=~  
4t*%(  
ebA95v`Vms  
二. 战前分析 UJO3Yn  
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。 X>I3N?5  
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 kk fWiPO^  
x2v0cR"KL  
W.3b]zcV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); tW/k  
  /* --------------------------------------------- */ B:h<iU:'D  
vector < int *> vp( 10 ); izP )t  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); q,Gymh;  
/* --------------------------------------------- */ a0NiVF-m%  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); q7 PCMe  
/* --------------------------------------------- */ k`5I"-e  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); SKC;@?  
  /* --------------------------------------------- */ R-%6v2;ry  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 7y$\|WG?!r  
/* --------------------------------------------- */ ,rMDGZm?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ^PEw#.WG  
y#Dh)~|k  
U:8[%a  
prZ ,4\  
看了之后,我们可以思考一些问题: "pkdZ   
1._1, _2是什么? TuQGF$n@  
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。 #@FA=p[%  
2._1 = 1是在做什么? I )mB]j  
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。 ZiUb+;JA  
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。 Sf S3}Tn[  
|aDBp  
3(c-o0M  
三. 动工 k[@P526  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: >Y>R1b%  
zT>!xGTu7~  
Cd*h4Q]S  
6x^$W ]R  
template < typename T > !<M eWo  
class assignment b`X''6  
  { 6+$2rS$1V  
T value; Ay(p~U;gN*  
public : Uxjc&o  
assignment( const T & v) : value(v) {} l@);U%\pS  
template < typename T2 > v@$N,g  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } \D|IN'!D  
} ; 4]r_K2.cc  
~ *&\5rPb  
dJR[9T_OF  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 2|;|C8C  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment HAn{^8"@  
*$=i1w  
]LB_ @#  
h]<S0/  
  class holder F CYGXtc  
  { `/sNX<mp  
public : ~ YH?wdT  
template < typename T > Ic(qA{SM  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ?;,;  
  { LSta]81B4L  
  return assignment < T > (t); akvi^]x  
} g`pq*D  
} ; 2W+~{3[#  
uZ?P{E,K  
( eKgc  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: =2&\<Q_Fi  
S1$^ _S =  
  static holder _1; l>\EkUT  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 hF$`=hE,F~  
== wX.y\.n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [S'1OR$FQ\  
而不用手动写一个函数对象。 ehW[LRtq  
v*.R<- X:  
ndD>Oc}"3  
5qrD~D '  
四. 问题分析 [~N;d9H+*1  
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。 KSs1EmB  
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。 Gj?Zbl <  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ^t'mW;C$4  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 hwGK),?"+  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Ovt]3`U9J  
EA~xxKq  
五. 问题1:一致性 e_b,{l#  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| +Q+O$-a <  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 1>e30Ri,g  
[WDzaRzd  
struct holder /<-PW9X?  
  { c=u+X` Q  
  // 3#t9pI4  
  template < typename T > |!(8c>]Bo  
T &   operator ()( const T & r) const k1,k 9BK  
  { <PSz`)SN  
  return (T & )r; ~m=GS[=  
} IBNg2Y  
} ; Q+1ot,R  
437Wy+Q|e  
这样的话assignment也必须相应改动: {jD?obs  
k5< n:dS  
template < typename Left, typename Right > . Z&5TK4I  
class assignment ~k34#j:J65  
  { FJ84 'T\~  
Left l; 3X(^`lAf)  
Right r; !IOmJpl'  
public : nC3+Zka  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} c^=q(V  
template < typename T2 > U,2OofLM  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } U)kyq  
} ; v.W!  
H s)]  
同时,holder的operator=也需要改动: Qb@j8Xa4[  
L@\t] ~  
template < typename T > /eHf8l  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const _j+,'\B  
  { '\{ OQ H  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Wqv7  
} ~"S5KroN  
@Xoh@:j\  
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。 ScJ:F-@>  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 #4|RaI|.  
L\ysy2E0  
return l(rhs) = r; u0R[TA3  
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。 `_vPElQXZ#  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 26~rEOgJ  
{Q/@Y.~<  
template < typename Tp > RPa]VL1W  
class constant_t TJP;!uX  
  { o,k#ft<  
  const Tp t; mV]~}7*Y;  
public : _x5-!gK  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} <=uO*s>%  
template < typename T > 'q9Ejig  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const TJ>YJ D  
  { %/zHL?RqJ  
  return t; ? Zv5iI  
} fx 08>r   
} ; M/V"Ke"N  
b c .Vy  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 NO*~C',cI/  
下面就可以修改holder的operator=了 Bptt"  
pnz@;+f  
template < typename T > 5YZ\@<|rH  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 'PMzm/;8st  
  { RW>F %P  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); dd=5`Bo9Yh  
} qyyLU@hd  
e /XOmv  
同时也要修改assignment的operator() (`n*d3  
*=z.H  *  
template < typename T2 > 7({.kD6  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } EI9Yv>7d{  
现在代码看起来就很一致了。 i\36 s$\  
j@Us7Q)A(  
六. 问题2:链式操作 !oV'  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ,38bT#p:,r  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 0g#?'sD  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 iEFS>kL8e  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 b=Sl`&A  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct d@|j>Z  
gvZLW!={  
template < typename T > uuh vd h=  
struct result_1 /=OSGIJzm  
  { K3UG6S\B  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; \v_t: "  
} ; A%M&{S'+|X  
#iGz&S3iN$  
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: tX *L_  
,v1-y ?kB  
template < typename T > [laX~(ND{  
struct   ref >BQF<  
  { +ACV,GG  
typedef T & reference; 7 -V_)FK2c  
} ; G@Zi3 5  
template < typename T > :S7yM8 b`  
struct   ref < T &> *t|j+*c}  
  { 0\}j[-`pF  
typedef T & reference; <^ )0M  
} ; /0YNB)  
m~NWY$oI9[  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ow`c B  
.y[K =p3  
template < typename T > E.% F/mM  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const fW}H##b  
  { 3x9C]  
  return l(t) = r(t); =yNHJHRA#  
} izW l5}+'B  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 @%cJjZ5y  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 N$,)vb<  
.y2<2eW  
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 fAUsJ[  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: >%3c1  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 `y6l^ep  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 quUJ%F  
最后的布局是: ".i{WyTt  
                Add &% r#eB?7  
              /   \ OB^2NL~Q~  
            Divide   5 {4m"S 7O  
            /   \ ft6^s(t  
          _1     3 IFTW,9hh  
似乎一切都解决了?不。 tx1jBh:e=  
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。 V= *J9~K  
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。 aC$g(>xFt  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: r;T/  
#f~a\}$I  
template < typename Right > !^fJAtCN]  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const t(rU6miN  
Right & rt) const "=n8PNV/ c  
  { TxCQGzqe  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .M{[J]H`t  
} 3ElpS^ 2W  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 2!3&Ub#FO  
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。 BD0-v`  
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。 "qm>z@K  
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。 Z =c@Gd  
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。 -d3y!| \>a  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 66Xt=US  
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: g&vEc1LNo  
` ;=Se_  
template < class Action > y&Hh8|'mC  
class picker : public Action V6{xX0'b*m  
  { k0IU~y%  
public : {|E7N"Qzg  
picker( const Action & act) : Action(act) {} U.F65KaKF  
  // all the operator overloaded dR+$7N$  
} ; R,bcE4WR"  
pzr-}>xrZ  
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。 'X,V  
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: cj<@~[uw  
y)E2=JQA/  
template < typename Right > .Cus t  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const VC(|t} L4  
  { eFI4(Y  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;LE @Ezx  
} B ,Brmn  
2AW{qwk7  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > fLoVcl  
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。 fO>~V1  
|pR$' HO  
template < typename T >   struct picker_maker ?&m]du#6  
  { l7!)#^`2_  
typedef picker < constant_t < T >   > result; K:@=W1  
} ; *^Y0}?]qT  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > CM1a<bV<  
  { [1^wy#  
typedef picker < T > result; n^02@Aw  
} ; :Qo  
np^<HfYV  
下面总的结构就有了: ]!aa#?Fc  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 vqi$}=%n?W  
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。 SYPMoE!U:  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 <SZO- -+lB  
至此链式操作完美实现。 !cwVJe  
WUS9zK  
!F#aodM1N  
七. 问题3 C}'="g^=sl  
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。 "|*Kf#  
S{T d/1}  
template < typename T1, typename T2 > 8G] m7Z  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const otD?J= B  
  { L_K\i?  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); S!W/K!wf  
} `lezJ (Xm  
ZCFf@2&z8  
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: >TnQ4^;v.  
/JubiLEK  
template < typename T1, typename T2 > fR%1FXpK&  
struct result_2 m<"fRT!Y  
  { \Fg6b6  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; poYAiq_3T  
} ; Guw|00w,Q$  
D#Yx,`Ui  
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? u<=KC/vZe  
这个差事就留给了holder自己。 E+ 3yN\X(  
    56SS >b  
I#E(r>KW*  
template < int Order > "=\_++  
class holder; J7wQ=! g  
template <> vd7N&c9  
class holder < 1 > s7nX\:Bw:  
  { A :bPIXb  
public : wEnuUC4j  
template < typename T > wYO"znd  
  struct result_1  /E{dM2  
  { Qj<{oZp&  
  typedef T & result; UcLNMn|  
} ; Jhsv2,8 {  
template < typename T1, typename T2 > G</I%qM  
  struct result_2 LX\*4[0%K  
  { s'aV qB  
  typedef T1 & result; tdnXPxn[  
} ; 5u|=;Hz*)  
template < typename T > mk%"G=w  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const me:|!lI7YU  
  { nJ*mEB  
  return (T & )r; :x""E5H  
} Awa|rIM  
template < typename T1, typename T2 > _@/C~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const qH h'l;.  
  { 12tJrS*Z  
  return (T1 & )r1; A!ioji+{[  
} `o_fUOe8a  
} ; r!.+XrYg  
C](z#c~c  
template <> RF4$  
class holder < 2 > EO].qN-8  
  { p`ADro*  
public : oF;%^XFp  
template < typename T > 3_L1Wm  
  struct result_1 S~k 0@  
  { :J Gl>V  
  typedef T & result; 3"'# |6O9  
} ; jB%"AvIX  
template < typename T1, typename T2 > !_U37Uj<m  
  struct result_2 oI_oz0nHk  
  { `!nJS|  
  typedef T2 & result; VelB-vy&  
} ; oNuPP5d[]  
template < typename T > ,C{^`Bk-W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const iY ^{wi~?  
  { selP=Q!  
  return (T & )r; ?{ B[^  
} |jahpji6  
template < typename T1, typename T2 > "[jhaUAK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1 [Sv  
  { *.m{jgi1X  
  return (T2 & )r2; X~v4"|a  
} ,8c dXt   
} ; Jo{ zy  
b:P\=k]8#  
8^/+wa+G  
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> >。 R9tckRG#  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 4 ,p#:!  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Qm.z@DwFM{  
l60ikc4$I  
return l(i, j) = r(i, j); owE<7TGPI?  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) p`>AnfG  
Q0V^PDF  
  return ( int & )i; XnBm`vk?V!  
  return ( int & )j; <9ma(PFa  
最后执行i = j; N0=-7wMk(Z  
可见,参数被正确的选择了。 ?VwK2w$&={  
%6AYCN?Ih  
&&X$d!V  
KHvIN}V5?3  
RK?jtb=&A  
八. 中期总结 /^w"' '  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 0/ut:RV0  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 " Wp   
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 xM&EL>m>L  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor c#=&!FRe  
lZ}P{d'f.  
j7f5|^/x3  
!0`lu_ZN  
XmP;L(wa   
mv{<'  
九. 简化 R;WW f.#  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 .+OB!'dDK^  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 w{3ycR  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: +|6`E3j%  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 jQ6Xr&}  
  +-*/&|^等 (I[s3EnhS  
2. 返回引用。 sTiYf  
  =,各种复合赋值等 U<Vy>gIC  
3. 返回固定类型。 L/~D<V  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) gt'*B5F(  
4. 原样返回。 iecWa:('  
  operator, JRq3>P  
5. 返回解引用的类型。 SgiDh dE  
  operator*(单目) 1t.R+1[c  
6. 返回地址。 w^3|(F  
  operator&(单目) &I%IaNco  
7. 下表访问返回类型。 0 <g{ V  
  operator[] wZQ)jo7*g  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 0*/kGvw`i  
  operator<<和operator>> ^}J<)}Q  
40u7fojg2  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 "mR*7o$|  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ?IILt=)<  
E4=qh1d  
template < typename Left > 19p8B&  
struct value_return 6AAswz'$P  
  { j1A|D   
template < typename T > }-74 f  
  struct result_1 ?pqU3-knH  
  { h/HH Kn  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ~g7m3  
} ; q6R Eh;$  
9Sz7\W0  
template < typename T1, typename T2 > ~@D/A/|  
  struct result_2 IB8gDP2  
  { >g]ON9CGH  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; w^Ag]HZN  
} ; O[FZq47  
} ; V&%C\ns4  
dw9T f^V  
5$%XvM  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait  m*dNrG  
1'Rmg\(  
下面我们来剥离functor中的operator() Zj!Abji=O  
首先operator里面的代码全是下面的形式: G>K@AW #  
RYy,wVh}  
return l(t) op r(t) @^&7$#jq%  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 2"X~ju  
return op l(t) Bd# TUy  
return op l(t1, t2) JNi=`X&A  
return l(t) op \f%.n]>  
return l(t1, t2) op /8c&Axuv  
return l(t)[r(t)] mp1ttGUtM  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] v+6e;xl8  
|>+uw|LtZ  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: #K|9^4jt  
单目: return f(l(t), r(t)); + >nr.,qo3  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0` 5e  
双目: return f(l(t)); 9:8|)a(1  
return f(l(t1, t2)); cG_Vc[  
下面就是f的实现,以operator/为例 IZrk1fh  
-[heV|$;  
struct meta_divide wk @,wOt  
  { X{Zm9T  
template < typename T1, typename T2 > 1m)M;^_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) |8U;m:AS  
  { ^B]@Lr E^  
  return t1 / t2; NBOCt)C;H  
} Ch5+N6c^  
} ; *eb-rhCVn  
E!mmLVa9  
这个工作可以让宏来做: ^R~~L  
eB]R3j{  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ;;#`#v  
template < typename T1, typename T2 > \ 8ObeiVXf)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; /X#z*GX  
以后可以直接用 (CE7j<j  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) '*T]fND4  
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 MbA\pG'T  
(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。。。) AK@L32-S  
OH'ea5x q  
kbI/4IRW  
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 qLK?%?.N<  
h"W8N+e\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > L:R<e#kgS  
class unary_op : public Rettype \?lz&<  
  { .F2 :!h$  
    Left l; VR0=SE  
public : 'jfRt-_-  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} go'j/4Tp  
^jSsa  
template < typename T > KoBW}x9Jp  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Qa4MZj ;$K  
      { +%0z`E\?M#  
      return FuncType::execute(l(t)); m%r/O&g  
    } ~ 'Vxg}  
*hY2.t; X  
    template < typename T1, typename T2 > 4N>>+]MWc  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jvwwJ<K  
      { E"PcrWB&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); i$^ZTb^  
    } |ys0`Vb=$  
} ; ^ c%N/V \  
:d,^I@]  
sen=0SB/  
同样还可以申明一个binary_op A\sI<WrH  
[\e@_vY@OH  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > K[?Xm"4  
class binary_op : public Rettype %D=]ZV](  
  { U5r}6D!)  
    Left l; sRhKlUJG  
Right r; h2q/mi5{  
public : Ey `h1 Y  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }JgYCsF/f  
aUopNmN  
template < typename T > 19U]2D/z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \XzM^K3  
      { Xrqx\X  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ,<Kx{+ [h  
    } j<yiNHC  
W;_E4  
    template < typename T1, typename T2 > iz[gHB  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DBH#)4do@  
      { lCT{v@pp  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Me3dpF  
    } 8Cx^0  
} ; N"7]R[*  
C(?blv-vM0  
nHXX\i  
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 8?FueAM'  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Jh/ E@}'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) &(pjqV  
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。 [:EvTY  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! (R}ii}&  
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。。。 'DbMF?<.  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 E /<lGm:.  
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) cntco@  
下面是修改过的unary_op VR? ^HA9  
N:5[,O<m_  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > aoW6U{\  
class unary_op Q;/a F`  
  { k ]a*&me  
Left l; pW\'Z Rj  
  GIwh@4;  
public : clO,}Ph>  
uZjC c M  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Qx3eLfm  
\_6OCVil  
template < typename T > 9"{W,'r&d  
  struct result_1 W&Y"K)`  
  { ~+F;q vq  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; S::=85[>z  
} ; a}yXC<}$  
= "ts`>  
template < typename T1, typename T2 > p*QKK@C  
  struct result_2 /! ajsn  
  { ~`MS~,,  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; F"+o@9]  
} ; %:v`EjRD0  
: esg(  
template < typename T1, typename T2 > gk0.zz([  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BHDML.r }M  
  { 3 fj  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ~:4kU/]  
} 1%[_`J;>Z  
"8)z=n  
template < typename T > Y,S\2or$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c~}l8M %  
  { <i?a0  
  return OpClass::execute(lt(t)); alMYk  
} koG{ |elgB  
p&p.Q^"ok  
} ; ;Y9=!.Ak0y  
3Mjj' 5KH!  
LwqC ~N  
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 )EM7,xMz  
好啦,现在才真正完美了。 imB#Eo4eY  
现在在picker里面就可以这么添加了: F t&+vS  
l(W[_ D  
template < typename Right > 66&EBX}  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const vYmSKS  
  { %hS|68pN6  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); F'P Qqb{  
} <Cpp?DW_  
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。 'vV$]/wBF  
 }alj[)  
pcS+o  
FjfN3#qlg  
0X|_^"!  
十. bind U'( sn  
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。 .Ce8L&cU  
先来分析一下一段例子 8kL4~(hY  
f|EUqu%E  
q z&+=d@  
int foo( int x, int y) { return x - y;} rZ1Hf11C  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 jn%kG ~]'Q  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 F!!N9VIC  
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。 l;X|=eu'  
我们来写个简单的。 <lxD}DH=  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 4DWwbO  
对于函数对象类的版本: [dX`K`k  
0'Z\O   
template < typename Func > -4#2/GXNO  
struct functor_trait ^n.WZUk  
  { ws/63 d*  
typedef typename Func::result_type result_type; FN[R(SLbL  
} ; 5~ 'Ie<Y_  
对于无参数函数的版本: *ZSdl 0e  
A~ (l{g  
template < typename Ret > 2(!fg4#+  
struct functor_trait < Ret ( * )() > KU9Z"9#  
  { &NZfJs  
typedef Ret result_type; t/oN>mQG  
} ; "VxWj}+]  
对于单参数函数的版本: ,{eU P0]  
h&@R| N  
template < typename Ret, typename V1 > |aToUi.Q%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > x<i}_@Sn_+  
  { L #[]I,  
typedef Ret result_type; X<OSN&d  
} ; #.B"q:CW*P  
对于双参数函数的版本: dj6*6qX0'^  
4pU>x$3$  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > D<{{ :7n  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > !G5a*8]  
  { &F$:Q:* *  
typedef Ret result_type; d5I f"8`@  
} ; ]<uQ.~  
等等。。。 ,.IEDF<&  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy (WlIwKP  
.S\&L-{  
template < typename Func > xFv;1Q  
struct func_return -C7]qbT }  
  { zW |=2oX2  
template < typename T > >k7q g$  
  struct result_1 E .6HpIx  
  { 4A`NJ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -|yb[~3  
} ; xvLn'8H.  
N6QVt f.  
template < typename T1, typename T2 > I8   
  struct result_2 u0`o A  
  { !|?e7u7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; G28O%jD?  
} ; BfTcI)  
} ; /nx'Z0&+X  
:7N3N  
8 (jUe  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 4B+9z^oQ  
CDy^UQb  
template < typename Func, typename aPicker > $WQq? 1.9  
class binder_1 Eu<1Bse;  
  { Mq%,lJA\  
Func fn; 7YWNd^FI V  
aPicker pk; HHk)ZfWRo  
public : Y]aW)u  
`:{B(+6  
template < typename T > p^m5`{1]x  
  struct result_1 5-u=o )>  
  { u<ySd?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; eHg3}b2r  
} ; "](6lB1Oe  
J<n+\F-s  
template < typename T1, typename T2 > ;+"f  
  struct result_2 LS>G4 ]  
  { =8 G&3 R  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; BG2)v.CU  
} ; 1m<RwI3s  
qUF'{K   
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} eKZ%2|+j!7  
|w}w.%  
template < typename T >  Wa/g`}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iGXI6`F"  
  { `xS{0P{uj  
  return fn(pk(t)); t-%Q`V=[  
} [V# r7a  
template < typename T1, typename T2 > fg%&N2/(.B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y o0FUj  
  { )QKf7 [:  
  return fn(pk(t1, t2)); {C*\O)Gep  
} u9-nt}hGYM  
} ; 6&v? )o  
}`_@'4:t  
0O!cN_l|  
一目了然不是么? iyx>q!P  
最后实现bind o(A|)c4k  
UnWW/]E  
a.F Al@Br  
template < typename Func, typename aPicker > )8gGv  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Aez2*g3  
  { :q3+AtF  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 4NVV5_K a  
} e>'H IO  
^u)z{.z'H/  
2个以上参数的bind可以同理实现。 qf'm=efRyu  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 uw\1b.r'B  
#PLEPB  
十一. phoenix Sywu=b  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: j{VGClb=T  
{xcZ*m!B  
for_each(v.begin(), v.end(), 7;`o( [N  
( ^o?SM^  
do_ X##1! ad  
[ !SOrCMHx  
  cout << _1 <<   " , " eZhPu'id\s  
] dP$GThGl  
.while_( -- _1), M s9E@E  
cout << var( " \n " ) qgt[~i*  
) wVs.Vcwr  
); >r5P3G1  
!%mAh81{&/  
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: $Byj}^;1  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor -php6$|  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Upl6:xYrG  
那么我们就照着这个思路来实现吧: |rRO@18dA  
w-B^ [<  
R  
template < typename Cond, typename Actor > u?ek|%Ok  
class do_while ]T! }XXK  
  { #1'\.v  
Cond cd; a[bBT@f  
Actor act; CLD-mx|?  
public : _gNz9$S  
template < typename T > 2U kK0ls  
  struct result_1 59uwB('|lH  
  { Y>."3*^  
  typedef int result_type; :S@1  
} ; #(Or|\t  
Id'RL2Kq*&  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} T<yP* b2E  
Is<"OQ  
template < typename T > 1&=0Wg0ig  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;.s l*q1A  
  { t,)N('m}=  
  do bZ _mYyBh  
    { <<A`aU^fX  
  act(t); ^(}585b  
  } p4>$z& _  
  while (cd(t)); #h!*dj"  
  return   0 ; \/7i-B]G7  
}  oz'\q0  
} ; !M<{E*  
iL{M+Ic  
o;"OSp  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). *="8?Z  
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。 jdeV|H} u  
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。 07T70[G  
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。 [36,eK  
下面就是产生这个functor的类: u]^N&2UW  
[mxTa\  
/76 1o\Q  
template < typename Actor > +Z2MIC|Ud  
class do_while_actor 3 vP(S IF  
  { 5M]z5}n/  
Actor act; ek aFN\  
public : cR-~)UyrO  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} nq} Q  
`7aDEzmJ  
template < typename Cond > y]..= z_ql  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; h<l1]h+x  
} ; /NT[ETMk+  
@(``:)Z<b  
3XiO@jzre  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 =! Vf  
最后,是那个do_ BIaDY<j90  
I0AJY )R  
PMsz`  
class do_while_invoker k@>\LR/v  
  { #yseiVm;  
public : |6:=}dE#[  
template < typename Actor > MJ<Jb,D1  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 1PaUI#X"2F  
  { ?71+ f{s  
  return do_while_actor < Actor > (act); :vx$vZb  
} F1;lQA*7K.  
} do_; `"yxdlXA  
?q`0ZuAg\<  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? c;f!!3&  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Z!d7&T}  
最后来说说怎么处理break和continue =+5,B\~q@C  
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。 K)7zKEp`cj  
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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