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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda N'xSG`,Mg  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 k6=nO?$  
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, r\nx=  
ie-vqLc  
bQ|V!mrN}  
1s1=rZ!  
  class filler 5U_H>oD  
  { <0S=,!  
public : S*AERm   
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Lg"C]  
} ; V.wqZ {G  
64:fs?H  
$%VuSrZ&  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Qp`gswvE  
U-n;xX0=  
ccd8O{G.M  
1:Si,d,wh  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); `K ,1K  
G\NPV'  
 *.)tG  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ^&g=u5 d0  
wcDRH)AW.  
!bV5Sr^  
u{["50~  
二. 战前分析 ] }f9JNf$  
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。 >vo=]c 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\{%\$  
ax 41N25  
M:5b4$Qh<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); C* nB  
  /* --------------------------------------------- */ }MUn/ [x  
vector < int *> vp( 10 ); If%/3UJ@  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Z4IgBn(Z_}  
/* --------------------------------------------- */ '=P7""mN5  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 1 hg}(Hix  
/* --------------------------------------------- */ JmEj{K<3I  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); F:mq'<Q  
  /* --------------------------------------------- */ 0Ia($.1mY  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); q\H[am  
/* --------------------------------------------- */ ,]b~t0|B  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 1yqJwy;X  
+VQ\mA59  
^_lzZOhG  
|F#1C9]P  
看了之后,我们可以思考一些问题: )Wb0u0)_  
1._1, _2是什么? 5E notp[  
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。 | [ >UH  
2._1 = 1是在做什么? /r_~: 3F  
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。 H.UX,O@  
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。 [V:\\$  
2k<;R':  
XkyKBg-  
三. 动工 IUtx!.]4  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: "--t e  
"n*~Mj Ny  
+Jr|z\  
o6//IOZ  
template < typename T > "W(Q%1!Wi  
class assignment jv&!Kw.Ug  
  { wb~@7,D  
T value; J:skJ.Wx  
public : p uT'y  
assignment( const T & v) : value(v) {} 8mQmi`  
template < typename T2 > 6]-SK$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 6d+p7x  
} ; Afk$?wkL  
B-l'vVx  
Uk\Id ~xLV  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 [k-+AA>:  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment B2ec@]uD`  
"le>_Ze_>|  
p0pWzwTG3  
|<O9Sb_  
  class holder t:fFU1x  
  { Q?X>E3=U  
public : + T8B:  
template < typename T > uw2hMt (N  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const xp Og8u5  
  {  }K3x  
  return assignment < T > (t); +E1h#cc)  
} <vwkjCA`  
} ; Onwp-!!.  
~,*b }O  
@'GGm#<   
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ]7e =fM9V;  
\m1~jMz*>k  
  static holder _1; u,6~qQczE  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 *E{2J:`  
\_B[{e7z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %RDI!e<e}  
而不用手动写一个函数对象。 P 3'O/!  
x.q+uU$^  
k?'B*L_Mzv  
?Ae ve n  
四. 问题分析 u7=U^}#  
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。 [}&Sxgv  
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。 >KJ+-QuO&  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Xn{1 FJX/  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 $LU"?aAW  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ~s5SZK*  
RSo& (Uv  
五. 问题1:一致性 9:M` j  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| <n#DT  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 *BR^U$,e  
rdJR 2  
struct holder |6< p(i7  
  { Qubp9C#r  
  // ^#sU*trr  
  template < typename T > Dtj&W<NXo  
T &   operator ()( const T & r) const G.UI|r /Kz  
  { gg8Uo G  
  return (T & )r; *M"}z  
} BT(CM,bp  
} ; ZMq6/G*fD  
Ih"XV  
这样的话assignment也必须相应改动: cCxBzkH6  
' MxrQ;|S  
template < typename Left, typename Right > ,S!azN=  
class assignment }+sT4'Ah>  
  { F|!){=   
Left l; LEtG|3Dx  
Right r; k`N^Vdr  
public : 5s]. @C8  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :eCU/BC4  
template < typename T2 > y~\oTJb  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } )>Yu!8i  
} ; xKho1Z  
9B9(8PVG  
同时,holder的operator=也需要改动: *I0T{~  
y_?Me]  
template < typename T > z5 YWt*nm  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const -jiG7OL  
  { OtNd,U.dE  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 2=^m9%  
} n<u $=H  
X)% A6M  
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。 qXwPDq/  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 &mx)~J^m  
Dg?:/=,=9r  
return l(rhs) = r; \QCJ4}\CS  
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。 ?pd8w#O  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ^t#&@-'(d  
$\U 4hHOo  
template < typename Tp > eYvWZJa4  
class constant_t 55fC~J<  
  { ^=-y%kp"  
  const Tp t; %xyou:~0zs  
public : K9up:.{QQ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Qr{E[6  
template < typename T > k-^mIJo}  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 5f 5f0|ok  
  { :w^Ed%>y7  
  return t; , JQp'e  
} ]'=)2 .}  
} ; VB*oGG  
2V#>)R#k  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 6l:qD`_  
下面就可以修改holder的operator=了 Ob<{G"  
:Nz2z[W$  
template < typename T > =7m)sxj]w  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const fd.^h*'mU  
  { ]%u@TK7  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ,]d /Q<  
} @W"KVPd  
z+n,uHs  
同时也要修改assignment的operator() "[ZB+-|[0  
/x p|  
template < typename T2 > }xh$T'M8  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } m3/O.DY%0  
现在代码看起来就很一致了。 )`O~f_pIC  
8p:e##%  
六. 问题2:链式操作 wG-HF'0L  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 R[hzMU}KB  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 4J/}]Dr5  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 4?q <e*W  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 >]vlkA(  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 2OVRf0.R~  
waj0"u^#  
template < typename T > =E#%'/ A;c  
struct result_1 vkEiOFU!u  
  { sW'2+|3"  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; T~##,qQ  
} ; ;"~ fZ2$U  
]Hefm?9*^  
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: j~jV'f.:H  
?WqT[MnK  
template < typename T > /n{omx  
struct   ref A#J`;5!Sc  
  { ORJIo  
typedef T & reference; a C\MJ9  
} ; OX?\<),  
template < typename T > ij(B,Y  
struct   ref < T &> TU,s*D&e  
  { m!tbkZHQn0  
typedef T & reference; :2rZcoNb.  
} ; 8"8t-E#?  
S79;^X  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: eoG$.M"  
|Sy<@oq  
template < typename T > PIoLywpRn  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 87 $dBb{  
  { .yqM7U_  
  return l(t) = r(t); &;[Io  
} gv- xm  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 %4,O 2\0?&  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 _M`--.{\O[  
F`XP@Xx  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 9CWF{"  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: zck#tht4 n  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 iXVe.n  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 c|B.n]Z  
最后的布局是: !h23cj+V  
                Add xy/`ZS2WPq  
              /   \ {E9+WFz5  
            Divide   5 mpU$ +  
            /   \ ,*&:2o_r  
          _1     3 8"2=U6*C  
似乎一切都解决了?不。 Mb|a+,:>3  
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。 :toh0oB[  
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。 K}buH\yco  
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: T?tgd J  
 #~2%)  
template < typename Right > 7XTkX"zKj  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 8hOk{xs8  
Right & rt) const t(NI-UXBp  
  { g(qJN<R C/  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); *rs5]U<  
} c1k/UcEcg~  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 M3c$=>  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 "/3'XOK|  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 @s ?  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 l1OE!W W  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 P2BWuh F  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? jjw`Dto&  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: }@'$b<!B  
tl,.fjZn  
template < class Action > =[cS0Sy  
class picker : public Action (|:M&Cna]  
  { vNV/eB8#S  
public : pfA|I*`XV  
picker( const Action & act) : Action(act) {} v &Yi  
  // all the operator overloaded QwJV S(Gs4  
} ; f_jo+z{-ik  
>z{d0{\  
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。 XHK<AO^  
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: }Jy8.<Gd^  
AS'R?aX|C  
template < typename Right > 1 d}Z(My  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const p*4':TFuD;  
  { :dl]h&C^  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); C*)3e*T*  
} GP!?^r:en  
|[<_GQl  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > U@_dm/;0&  
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。 EUD~CZhS"k  
, pDnRRJ!  
template < typename T >   struct picker_maker 5[k/s}g  
  { Xx."$l  
typedef picker < constant_t < T >   > result; [YF>:ydk  
} ; nBjqTud  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > wSzv|\ G  
  { 2&:f&"  
typedef picker < T > result; h)ECf?r<  
} ; QR c{vUR&  
=9y[1t  
下面总的结构就有了: ?26I,:;  
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。 A!s`[2 Z  
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。 Se :.4<  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 2,$8icM  
至此链式操作完美实现。 $2oTkOA   
"bFTk/  
u)X=Qm)  
七. 问题3 r?+%?$  
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。 H*RC@O_hv  
>Ea8G,  
template < typename T1, typename T2 > >Wm `v.-  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Xb:;</  
  { <Swt);  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); [w>$QR  
} 1-%fo~!l  
s:>Va GC  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ~("5y G  
YIn',]p:  
template < typename T1, typename T2 > *xx'@e|<;  
struct result_2 X[*<NN  
  { 0Is,*Srr  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; x5,++7Tz  
} ; w k(VR  
7`- Zuf  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? J`peX0Stl  
这个差事就留给了holder自己。 3 R=,1<  
    ypbe!Y<i]  
m!|kW{B#A  
template < int Order > 5L+>ewl  
class holder; _GXk0Ia3`  
template <> j~2{lCT  
class holder < 1 > 5gb|w\N>  
  { v~f HYa>  
public : YZLkL26[  
template < typename T > .f*4T4eR-  
  struct result_1 _Zp}?b5Q  
  { [;r)9mh7  
  typedef T & result; 1t:Q_j0Ym  
} ; ;kFDMuuO  
template < typename T1, typename T2 > bZnuNYty75  
  struct result_2 ^nT/i .#_  
  { p#01gB  
  typedef T1 & result; 9A/\h3HrJ  
} ; Hbj,[$Jb  
template < typename T > #X%~B'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }6p@lla,%]  
  { 03|PYk 6EW  
  return (T & )r; \l'm[jy>  
} Lz`E;k^  
template < typename T1, typename T2 > AYt%`Y.!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const T}Km?d  
  { xHUsFm s  
  return (T1 & )r1; `n#H5Oyn  
} Pj#<K%Bz  
} ; Gy9$wH@8  
]mo-rhDsM  
template <> eK6hS_E  
class holder < 2 > |8&,b`Gfo  
  { :Ux?,  
public : )<oJnxe]  
template < typename T > 3)F |*F3R  
  struct result_1 =!kk|_0%E  
  { M`. tf_x  
  typedef T & result; !S^AgZ~  
} ; G<At_YS  
template < typename T1, typename T2 > 0C =3dnp6  
  struct result_2 v/Py"hQ  
  { 1{r3#MVL  
  typedef T2 & result; 3/aMJR:o  
} ; x*![fK  
template < typename T >  ~3Lg"I  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Lrta/SU*  
  { cGtO +DE  
  return (T & )r; xAqb\|$^  
} YNLV9.P6  
template < typename T1, typename T2 > un)4eo!7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const V^7V[(~`  
  { bt"W(m&f  
  return (T2 & )r2; Ov};e  
} Z,RzN5eN  
} ; O ,J>/  
8J=? 5  
aDq5C-MzG  
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> >。 y[`l3;u:'  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: _a5d?Q9Z  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: pf%=h |  
!g?|9  
return l(i, j) = r(i, j); *?Lv3}E  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) (*Z)(O*z  
'[U8}z3  
  return ( int & )i; {\S+#W\  
  return ( int & )j; m`v2: S}  
最后执行i = j; #Vl 0.l3  
可见,参数被正确的选择了。 *}]Nf  
VLS0XKI)  
;Yx)tWQI  
8}c$XmCM  
?{\nf7Y  
八. 中期总结 E%+Dl=  
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: *'OxAfa#x  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Usr@uI#{J  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 l,R/Gl  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor @Py/K /  
$$D}I*^Dt  
E4gYemuN  
*-+&[P]m  
R? ,an2  
s8QM ewU  
九. 简化 D;oe2E{I  
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。 @.osJ}FxA  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 oeKHqP wg  
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: K\>tA)IPSV  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 hhSy0  
  +-*/&|^等 XUM!Qv  
2. 返回引用。 VcAue!MN  
  =,各种复合赋值等 G %N $C  
3. 返回固定类型。 stG~AC  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 8;z6=.4xtg  
4. 原样返回。 IYqBQnX}oM  
  operator, ZtV9&rd7  
5. 返回解引用的类型。 ]Oh@,V8  
  operator*(单目) <p}R~zk  
6. 返回地址。 aHs^tPg  
  operator&(单目) 6,"IDH|ND  
7. 下表访问返回类型。 =CK4.   
  operator[] 5j:0Yt  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 w<C#Bka  
  operator<<和operator>> h "Xg;(K  
g+DzscIT  
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。 _6_IP0;  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: uG?_< mun  
$u7; TW6QD  
template < typename Left > wi hH?~]  
struct value_return .9,zL=)Ba  
  { 6$fHtJD:  
template < typename T > m*ISa(#(,  
  struct result_1 ]P#XVDn+;  
  { H70LhN  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 8j Mk)-  
} ; H]Cy=Zi"  
@L>q (Kg  
template < typename T1, typename T2 > &/mA7Vf>eR  
  struct result_2 nS/)P4z  
  { d1T,eJ}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; x HoKo  
} ; W [Of|?  
} ; 1lq(PGX)  
0rh]]kj  
VK}fsOnj0  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait WEFlV4/  
0="%Y ^N  
下面我们来剥离functor中的operator() &?VQ,+[ <  
首先operator里面的代码全是下面的形式: tDSJpW'd  
(]b!{kS  
return l(t) op r(t) dODt(J}%  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) #@^t;)|  
return op l(t) Z= jr-)kK  
return op l(t1, t2) g$( V^  
return l(t) op qi;f^9M%  
return l(t1, t2) op OH;b"]  
return l(t)[r(t)] D0gZC  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] k:*S&$S!E  
dArDP[w  
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: RD\  
单目: return f(l(t), r(t)); km)zMoE{c{  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); zfI>qJ+Nqt  
双目: return f(l(t)); 8'~[pMn`  
return f(l(t1, t2)); UjaK&K+M?  
下面就是f的实现,以operator/为例 Dpvk\t  
< XP9@t&  
struct meta_divide 'pm2n0  
  { m6n?bEl6I  
template < typename T1, typename T2 > wm]^3q I2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) d_4T}% q  
  { Vm%1> '&  
  return t1 / t2; $P>`m$(8  
} ${+ @gJ+S  
} ; cU0s p  
S?RN?1  
这个工作可以让宏来做: !xP8# |1  
9&upu jVS  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ f&}k^>N#3  
template < typename T1, typename T2 > \ +SsK21f"r  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; |o,8V p  
以后可以直接用 +#GQ,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) =g/{%;  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 kHXL8k#T  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) XD|E=s  
x;-. ZVF  
[P Q?#:r  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 9UKp?SIF  
5nv<^>[J  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |_o=^?z'  
class unary_op : public Rettype R>,:A%?^b5  
  { &n6$rBr %  
    Left l; hJwC~HG5  
public : D _/^+H]1  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} +6UVn\9Q  
Atflf2K  
template < typename T > S>.SSXlM  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \zieyE  
      { 8#(Q_  
      return FuncType::execute(l(t)); V+Cwzc^j  
    } /DQc&.jK  
L!=4N!j  
    template < typename T1, typename T2 > _7IKzUn9g[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )N=NR2xBZ  
      { D<8HZ%o  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); AK\$i$@6  
    } +|bmT  
} ; #[zI5)Meh  
ZZcEt  
R&|mdY8  
同样还可以申明一个binary_op t<~$  
D|rFu  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > dY@WI[yog  
class binary_op : public Rettype uwa~-xX6  
  { vJ\pR~?  
    Left l; N` aF{3[  
Right r; a;QMA d!  
public : rA2 g&  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6b%WHLUeT  
BhM '@g*  
template < typename T > T%6&PrQ7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rF aF Bd  
      { 9so6WIWc  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); <Ard 7UT  
    } `D`sr[3n  
[[>wB[w  
    template < typename T1, typename T2 > x%+aKZ(m)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?_"+^R z  
      { j7sKsbb  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0G7K8`a  
    } \2ZPj)&-E  
} ; %CS@g.H=_  
bHg,1y)UC  
8>X d2X  
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 dDm):Z*`b  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 )\6&12rj  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 66.5QD0  
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。 0j30LXI_  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! #ggf' QIHp  
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。。。 kqce[hgs<  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 #<e\QE'!  
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) ZKQG:M~|  
下面是修改过的unary_op @;<ht c  
jV? }9L^;  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > _Qh z3'I1  
class unary_op ?T>'j mmV=  
  { z;A>9vQ_J  
Left l; R,9[hNHWGs  
  Row)hx8  
public : S+'rG+NJ  
L]d-hs  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]Ar\c["  
r*$Ner  
template < typename T > n) k1  
  struct result_1 @y82L8G/  
  { wY~&Q}U  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; *uo'VJI7_,  
} ; vC1v"L;[o/  
4'-|UPhx  
template < typename T1, typename T2 > OE4+GI.r-  
  struct result_2 ]8icBneA~'  
  { |N}P(GF  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; H^.IY_I`U*  
} ; DXa=|T  
0 ;b[QRmy  
template < typename T1, typename T2 > b&=5m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wk6NG/<  
  { ;9~6_@,@o  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); mp9{m`Jb*  
} G:pEE:W[  
U$ F{nZ1  
template < typename T > '@jXbN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +hE(Ra#  
  { &}?$i7x5  
  return OpClass::execute(lt(t)); ;5tazBy&:C  
} ]J:1P`k.  
}~"hC3w  
} ; x_c7R;C  
%I-+Ead0i  
2Fz|fW_  
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 Pb8^ b  
好啦,现在才真正完美了。 $<^u^q37u  
现在在picker里面就可以这么添加了: 3,]gEE3  
-T&.kYqnb$  
template < typename Right > :$_6SQ<?  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 7UL qo>j  
  { -K rxMi  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); [Z~ 2  
} ithewup  
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。 LwhyE:1  
)13dn]o=2  
D K=cVpN%s  
BCe|is0  
&Ch#-CUE/  
十. bind *;m5'}jsy  
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。 BWrv%7  
先来分析一下一段例子 !2z?YZhu  
{X*^s5{;H  
 ;b`[&g  
int foo( int x, int y) { return x - y;} K =wBpLB  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 XuD=E  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 rHf&:~   
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。 +J{0 E  
我们来写个简单的。 <JV"@H=  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: m8 SA6Y\  
对于函数对象类的版本: $&"V^@  
Ndo a4L)$  
template < typename Func > hUD7_arKF  
struct functor_trait zfc3)7  
  { f]G>(V=i  
typedef typename Func::result_type result_type; lj{VL}R  
} ; o/C\d$i'  
对于无参数函数的版本: {q<03d~9|G  
zO V=9"~{  
template < typename Ret > 2-"0 ^n{  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ;U<rc'qE  
  { Iw<jT|y)  
typedef Ret result_type; @^;j)%F}  
} ; rz"txN  
对于单参数函数的版本: w|CZ7|6  
s TOa  
template < typename Ret, typename V1 > RGn!{=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Z0`T\ay  
  { ;L|uIg;.s  
typedef Ret result_type; } g3+{\x8  
} ; 2_ :n  
对于双参数函数的版本:  P\]B<  
70lfb`  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > U,+[5sbo  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > v^ /Q 8Q  
  { Fbu5PWhlc  
typedef Ret result_type; RN)dS>$  
} ; 3SSm5{197  
等等。。。 .e'eE  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy dB+N\HBY  
n!')wIk  
template < typename Func > 5C"QE8R o  
struct func_return <5G{"U+ \  
  { BW"&6t#kA  
template < typename T > }hYZ" A~  
  struct result_1 $ ''9K  
  { +rIL|c}J  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `;YU.*  
} ; >(y<0   
gtYAHi  
template < typename T1, typename T2 > `\X+ Ud|  
  struct result_2 3:{yJdpg  
  { U~W?s(Cy%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ur vduE  
} ; G[8in   
} ;  49d@!  
K_ lVISBQ  
`fNG$ODL   
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ~>0qZ{3J_  
Hg9CZM ko  
template < typename Func, typename aPicker > _BFOc>0  
class binder_1 Dw7vv]+ S  
  { l c_E!"1  
Func fn; EwS!]h?  
aPicker pk; `]LSbS  
public : /XudV2P-CA  
hLDA]s  
template < typename T > RUr=fEH  
  struct result_1 []0mX70N  
  { DAg58 =qJ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; RNPbH.  
} ; N$x tHtz8"  
SxK:]Aw  
template < typename T1, typename T2 > \uME+NF  
  struct result_2 }Z TGi,P c  
  { Fkf97Oi  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; BYY RoE[P  
} ; : L_BG)dM  
pxSX#S6I  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} _/S?#   
XE3'`D !  
template < typename T > ]#/4Y_d  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /%A;mlf{  
  { M(d6Z2ibh  
  return fn(pk(t)); (~)%Fo9X"  
} DMF -Y-h  
template < typename T1, typename T2 > c9j*n;Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W23]Bx  
  { SEl#FWR  
  return fn(pk(t1, t2)); u*7Z~R  
} kkvtB<<Y  
} ; OG3/-K8R  
b dJ+@r  
E42eOGp9i  
一目了然不是么? @<M*qK1h  
最后实现bind B/Gd(S`@q  
cL8#S>>u.  
"+?Cz !i   
template < typename Func, typename aPicker > fWF |,A>>b  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ^). )  
  { D;Gq)]O  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); OzT#1T1'c  
} Dml*T(WM>  
XJ!(F#zc  
2个以上参数的bind可以同理实现。 o{*ay$vA]  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 T\VNqs@  
x90jw$\%7  
十一. phoenix *?yJkJ"  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 1!p/6  
yMLOUUWa8x  
for_each(v.begin(), v.end(), >QHo@Zqj(  
( M}0eu(_|  
do_ 2X-l{n;>  
[ fqs]<qi  
  cout << _1 <<   " , " 91of~ffh  
]  ==/n(LBD  
.while_( -- _1), $jI>[%  
cout << var( " \n " ) TP1S[`nR  
) 8u2+tB  
);  n i  
aFY_:.o2k`  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: O3n_N6| q  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor U,1AfzlF  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ^D@b;EyK  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Ip}Vb6}  
Q36)7=at  
iA!7E;o  
template < typename Cond, typename Actor > {dPgf  
class do_while oK+ WF  
  { oUx[+Gnv  
Cond cd; 'f/Lv@]a  
Actor act; lH|LdlX  
public : nzX@:7g  
template < typename T > R.j1?\  
  struct result_1 ?IX!+>.H  
  { OlxX.wP  
  typedef int result_type; Q\{x)|{$  
} ; &"uV~AM  
w W$(r-  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 7.<^j[?  
;]CVb`d  
template < typename T > GR'Ti*Qi  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r)1Z(tl  
  { 1xnLB>jP#  
  do +TN9ujL6@  
    { tJ& 5tNl  
  act(t); A%Z)wz{  
  } 7s'- +~  
  while (cd(t)); $e\N+~KNCy  
  return   0 ; Nq8@Nyp  
} =OTm2:j#yQ  
} ; XeUC0K[D  
daZQz"PP  
)_jSG5k  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ned2lC&'d>  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 5 HV)[us  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ,:v&4x&=  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 OQlG+|  
下面就是产生这个functor的类: V7=SV:+1or  
kpfwqHT  
"oc$  
template < typename Actor > FE5Q?*Ea  
class do_while_actor KSs1CF'i  
  { m8R=?U~!S  
Actor act; 4cCF \&yU  
public : O>DNC-m)i{  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} $*~Iu%Az  
g?/XZ5$a5  
template < typename Cond > ){Mu~P  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; SKXBrD=-  
} ; x.DzViP/  
ro| vh\y  
{^q)^<#JT  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 z>vtEV))  
最后,是那个do_ +6W(z3($  
>`V}U*}*H  
e`U Qz$4!  
class do_while_invoker Ef7:y|?  
  { `U`#I,Ln[  
public : c5i%(!>  
template < typename Actor > ,axDMMDI  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const _Sj}~ H  
  { 7h<> k*E)  
  return do_while_actor < Actor > (act); 32XS`Z  
} ^nDal':*  
} do_; 6`nR5fh  
 #ch  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? }HZ{(?  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 5vZ#b\;#V  
最后来说说怎么处理break和continue wODvc9p}]  
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。 ?F$6;N6x  
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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