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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda xtzkgb,0[  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 P5&8^YV`N  
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, ricL.[v9S  
TPNKvv!s  
ev1:0P  
rYrvd[/*&(  
  class filler %g~zE a-g  
  { lec3rv0)  
public : |*N;R+b  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} N@V:nCl  
} ; LU+}iA)  
Q 6dqFnz  
a( SJ5t?-2  
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: oH(=T/{  
P 4+}<5  
}gKJ~9Jg  
2Wr^#PY60  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ^#4Ah[:XA  
Oe lf^&m  
z+<ofZ(.  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 6bT>x5?  
q$'[&&_  
> O~   
i-R}O6  
二. 战前分析 DSK?7F$_oE  
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。 i'[! 'HY  
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 _=HNcpDA;0  
mnFmShu  
$>rKm  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); eQ<Vky^SJ  
  /* --------------------------------------------- */ |mT1\O2a  
vector < int *> vp( 10 ); M"yOWD~s~  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); "%#CMCE|f  
/* --------------------------------------------- */ `bF4/iBW  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); P<=1O WC  
/* --------------------------------------------- */ ' 1X^@]+6  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 5 hW#BB  
  /* --------------------------------------------- */ Ugme>60`'k  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); */4hFD {  
/* --------------------------------------------- */ SNSHX2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 9K-,#a  
<7`U1DR=  
? 0+N  
svtqX-Vj"  
看了之后,我们可以思考一些问题: ?%$~Bb _  
1._1, _2是什么? yYdh+x  
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。 d '\ ^S}  
2._1 = 1是在做什么? 0 gR_1~3  
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。 S }qGf%  
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。 rA}mp]  
k+~2 vmS  
(,b\"Q  
三. 动工 p!K^Q3kO  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 9U Hh#  
* bUOd'vh  
gy xC)br  
p$cb&NNh*H  
template < typename T > i!iG7X)qT  
class assignment "bz]5c~  
  { c-U]3`;Q  
T value; e@iz`~[  
public : V>c !V9w   
assignment( const T & v) : value(v) {} J+}z*/)|#  
template < typename T2 > oWEzzMRz  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } m]c1DvQb  
} ; ()5X<=i  
H~bbkql  
H3( @Q^9  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 &joP-!"  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment k]~$AaNq  
Hz%<V *\{  
G!lF5;Ad`  
pl/ek0QX  
  class holder ]}n|5  
  { ZO>)GR2S  
public : [}l#cG6 k  
template < typename T > RDEK=^J  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const c )=a;_h  
  { 4vV\vXT*  
  return assignment < T > (t); KY?ujeF  
} WJMmt XO  
} ; 2w fkXS=~6  
wCu!dxT|,  
rPt   
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: PsOq-  
n%Oq"`w4  
  static holder _1; Q{CRy-ha  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 $F NH:r<  
N%%trlDXD  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Lcf?VV}  
而不用手动写一个函数对象。 U2CC#,b!(  
8fktk?|  
]dgi]R|`  
E<7$!P=z`  
四. 问题分析 !M(SEIc4A  
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。 8U}+9  
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。 AnK X4Q  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 .[Qi4jm>`  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 t+\<i8  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Mi\- 9-  
0.2stBw  
五. 问题1:一致性 \:+ NVIN  
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?| g:@4/+TSt  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 y=Z[_L!xr  
pl$wy}W-  
struct holder e wWw  
  { HTMg{_r(%  
  // piqh7u3~  
  template < typename T > yXqC  
T &   operator ()( const T & r) const m/,80J8L+f  
  { z, FPhbFn  
  return (T & )r; ?*ZQ:jH  
} xM@s`s|n  
} ; !;P[Y"h@r  
MWK)Bn  
这样的话assignment也必须相应改动: pF9WKpzE  
u%Mo.<PI  
template < typename Left, typename Right > {u -J?(s}  
class assignment v`G}sgn  
  { Br.UN~q  
Left l; _~*j=XRs  
Right r; ?GqH/ (O  
public : TjI&8#AWBA  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Q laoa)d#  
template < typename T2 > lY2~{Y|4s  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } a .?AniB0  
} ; Dy 8H(_  
pp(?rE$S  
同时,holder的operator=也需要改动: -]{ _^  
Z9q4W:jyS  
template < typename T > {47Uu%XT  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const B-$zioZ  
  { g9NE>n(3  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); wy{ sS}  
} ZS=;)  
"5'eiYm s  
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。 H K J^6|'  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 2I& dTxIa  
.o,-a>jL  
return l(rhs) = r; 2v;&`04V<  
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。 Bj9FSKiH  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: _HjB'XNr(  
lQ4^I^?m  
template < typename Tp > _MuzD&^qE  
class constant_t uXvE>VpJG  
  { G N=8;Kq%  
  const Tp t; J!G92A~*]  
public : B&<5VjZ\  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} MgN;[4|[h  
template < typename T > z`I%3U5(  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const _[i.)8$7  
  { dw!Xt@,[g{  
  return t; {'B(S/Z 7  
} >j*0fb!:]  
} ; s{{8!Q  
'tcve2Tt  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 g1_z=(i`Z  
下面就可以修改holder的operator=了 [dUAb  
-o~n 06p  
template < typename T > J><hrZ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const -N5h`Ii7  
  { .*xO/pn  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 0NU3% 4?  
} 3Zs0W{OxU  
X+<9 -]=  
同时也要修改assignment的operator() 9`5.0**  
Ktvs*.?  
template < typename T2 > 6}0_o[23  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ( ]0F3@k#s  
现在代码看起来就很一致了。 vb]uO ' l  
W(?J,8>  
六. 问题2:链式操作 2V$Jn8v,`{  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 lUp%1x+  
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。 vjh'<5w9Wi  
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。 2 e#"JZ=  
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。 l0qHoM,1Y[  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct g>eWX*Pa|  
i_+e&Bjd4j  
template < typename T > vRD(* S9^  
struct result_1 VS>hi~j  
  { o1b.a*SZ  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; J7e /+W~  
} ; a?4Asn  
~m0=YAlk?  
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: k>8OxpaWv?  
_3O*"S=1  
template < typename T > nD>X?yz2  
struct   ref :_2:Fh.}3~  
  { Zy{hYHQ  
typedef T & reference; _ouZd.  
} ;  | z_av  
template < typename T > Ol<LL#<j4  
struct   ref < T &> 9&<c)sS&B  
  { B<h4ZK%  
typedef T & reference; (!0_s48f  
} ; *UJB *r  
45iO2W uur  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: n <HF]  
yp@cn(:~  
template < typename T > UfV { m  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const QwF.c28[  
  { p]Qe5@NT  
  return l(t) = r(t); V~5vR`}  
} uC#] F@  
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。 p)"EenUK  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 u:J4Az^!  
6W7,EIf  
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 :0Y.${h  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: d(9SkXr  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 'd;aAG  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 )cZ KB0*+  
最后的布局是: W?.xtQEv  
                Add K:Z,4Y  
              /   \ A)d0Z6G`  
            Divide   5 E5c)\ D  
            /   \ <5CQ#^ cK  
          _1     3 e%{7CR'~TD  
似乎一切都解决了?不。 @T.F/Pjhc  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 8JW0;H<  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 J4iu8_eH!D  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: t=p"nIE  
*laFG <;  
template < typename Right > FT}^Fi7  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const %$Q!'+YW  
Right & rt) const 0TICv2l!  
  { VeQ [A?pER  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1hV&/Qr  
} /w2IL7}  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ~{kA;uw  
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。 >SYOtzg%  
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。 P>x88M  
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。 7ruWmy;j  
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。 >Yv#t.!  
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? Qt^6w}&  
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: e U-A_5  
FgPmQ  
template < class Action > zx"0^r}  
class picker : public Action |BGzdBm^x:  
  { |Q?$n3-f"  
public : 5`K'2  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 8 -b~p  
  // all the operator overloaded cRf;7G  
} ; HJ!)&xT  
@OHNz!Lj:d  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 2elj@EB,M  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: F[.IF5_  
2Y=Q%  
template < typename Right > uHDUuK:Ur  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Kj6+$l   
  { 6e}T zc\@(  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .Dr7YquW  
} v yP_qG  
td#m>S  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > DAEWa Kui  
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。  e+@.n  
O&">%aU1I  
template < typename T >   struct picker_maker v57Kr ,  
  { do%.KIk  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 6skd>v UU  
} ; eMH\]A~v"  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > *\Hut'7 d  
  { ~H]d9C  
typedef picker < T > result; /`O'eH  
} ; 5=4-IO6W[]  
J=n^&y  
下面总的结构就有了: sn@)L~$V  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 g|!=@9[dv  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 icK U)  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ?C6`  
至此链式操作完美实现。 1;>RK  
xlW>3'uHfa  
Me;Nn$'%  
七. 问题3 lPlJL`e  
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。 }yCgd 5+_  
i l%9j  
template < typename T1, typename T2 > _b=})**  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x6=tS  
  { F#efs6{  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); !}xRwkN  
} OQT i$2  
^^)\| kW?  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: gti=GmL(L  
6(HJYa  
template < typename T1, typename T2 > L+)mZb&  
struct result_2 jqoU;u`  
  { bHHR^*B  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; +OUM 4y  
} ; Zo,]Dx  
yhyh\.  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 8ZO~=e  
这个差事就留给了holder自己。 ]6HnK%  
    ra\|c>[%  
m$q*  
template < int Order > NW Pd~l+  
class holder; ;!>>C0s"  
template <> P`M1sON~  
class holder < 1 > JhB$s  
  { #kQLHi3##  
public : #Cz:l|\ i  
template < typename T > (8j@+J   
  struct result_1  N/AP8  
  { *Kw/ilI  
  typedef T & result; ]^l-k@  
} ; GJuU?h#:/{  
template < typename T1, typename T2 > 1) G6  
  struct result_2 UX<0/"0h  
  { ~3m} EL  
  typedef T1 & result; cGjkx3l*  
} ; *yA. D?  
template < typename T > CB?H`R pC.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const q]t^6m&-  
  {  \R<OT%8  
  return (T & )r; MT@Uu  
} <3Hu(Jx<O  
template < typename T1, typename T2 > =t-503e.J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const vweD{\b  
  { 3836Di:{  
  return (T1 & )r1; rk(0w|zR+  
} -^7n+ QX  
} ; M3 $MgsN:  
bDPT1A`F  
template <> aG\B?pn-  
class holder < 2 > hC =="4 -  
  { -n~VMLd?@  
public : 7e&%R4{b  
template < typename T > (wIpq<%  
  struct result_1 2]*2b{gF,  
  { e: :H1V  
  typedef T & result; pc%_:>  
} ; !P0Oq)q  
template < typename T1, typename T2 > I2'UC) 0  
  struct result_2 8~|PZ,oZ  
  { r yO\$m  
  typedef T2 & result; F 'U G p  
} ; u-. _;  
template < typename T > Sf\mg4,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !(Y23w*  
  { ~dK)U*Q  
  return (T & )r; |ldRs'c{  
} uIvE~<  
template < typename T1, typename T2 > qyuU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8+ 1t ys  
  { MLcc   
  return (T2 & )r2; xGeRoW(X  
} ^1S(6'a#  
} ; nV%1/e"5  
d1#;>MiU  
eJ#q! <   
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 DO$jX 4  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: v >71 ?te  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: fgP_NYfOj  
>LwZ"IE V  
return l(i, j) = r(i, j); m$:o+IH/  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ,P<n\(DQ  
,r{\aW@  
  return ( int & )i; n ||/3-HDj  
  return ( int & )j; ,xrXby|R"  
最后执行i = j; W9T,1h5x  
可见,参数被正确的选择了。 r"a0!]n  
n8[ sl]L  
Y`3>i,S6\  
?*a:f"vQ  
hof:+aW  
八. 中期总结 jYRwtP\  
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: |jniI(  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 >9(lFh0P  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ]z,W1Zs?  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor $z]gy]F  
Im1e/F]  
!h{qO&ZH=  
/v E>*x  
37Z:WJ?  
DQd~!21\|  
九. 简化 ,K8O<Mw8  
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。 E/9 U0  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 `ej  
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: PWOV~ `^;  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 r"SuE:D  
  +-*/&|^等 qIa|sV\w0  
2. 返回引用。 <1Vz QH!o  
  =,各种复合赋值等 :Q=Jn?Gjb  
3. 返回固定类型。 -82Rz   
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) >z1RCQWju  
4. 原样返回。 |<P]yn  
  operator, 0x'>}5`5  
5. 返回解引用的类型。 ?ZDXT2b~~  
  operator*(单目) pm,&kE  
6. 返回地址。 ,L^eD>|j5  
  operator&(单目) [>Kkj;*  
7. 下表访问返回类型。 *?7Ie;)  
  operator[] [XjJsk,  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 <*~vZT i(  
  operator<<和operator>> Q i#%&Jz>f  
dy;Ue5  
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。 s!``OyI/Z  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: b&B<'Wb  
SY_T\ }  
template < typename Left > jm'(t=Ze  
struct value_return SJ;u,XyWn  
  {  a= ;7  
template < typename T > &96I4su  
  struct result_1 ^wCjMi(sj  
  { qdrk.~_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 1Dg\\aUk  
} ; 6+A<_r`#Q  
8*I43Jtlf,  
template < typename T1, typename T2 > ?h"+q8&  
  struct result_2 Xz&Hfs"/J  
  { kehv85  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; <7/_Vs)F0  
} ; $%"i|KTsv:  
} ; 1 e1$x@\\  
IL?3>$,  
v{^_3 ]  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait wP- pFc  
f@T/^|`mh  
下面我们来剥离functor中的operator() /Ou`$2H87  
首先operator里面的代码全是下面的形式: *r$Yv&c,  
k5]s~* ,0  
return l(t) op r(t) N\1!)b  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) (EGsw o  
return op l(t) }x`W+r  
return op l(t1, t2) G2U=*|  
return l(t) op A!No:?S  
return l(t1, t2) op sH(4.36+  
return l(t)[r(t)] r.0IC*Y  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Q\ TawRK8  
aG}ju;  
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: : I28Zi*  
单目: return f(l(t), r(t)); ao#{N=mn  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); s\,F 6c  
双目: return f(l(t)); a H'iW)  
return f(l(t1, t2)); j{SRE1tqh  
下面就是f的实现,以operator/为例 {$)zC*l  
r5> FU>7'  
struct meta_divide ?Ko)AP  
  { :t-a;Q;  
template < typename T1, typename T2 > |gM|>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) $]K gs6=r  
  { Ol6jx%Je`  
  return t1 / t2; I4:4)V?  
} {v+,U}  
} ; \:-#,( .V  
S(eCG2gR  
这个工作可以让宏来做: P7O$*  
)1wC].RFYm  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ %eB0 )'  
template < typename T1, typename T2 > \ y{+$B Y$_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; :2iNw>z1  
以后可以直接用 h`X)sC+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) %bgjJ`  
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 "i_I<?aGB  
(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。。。) ~+}w>jIm{|  
S#6{4x4  
Gf( hN|X.  
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 Q;W[$yvW  
O|=5+X  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > x1</%y5ev  
class unary_op : public Rettype 56t9h/y  
  { rXc-V},az8  
    Left l; F]DRT6)  
public : 7Vd"k;:X  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} M3ihtY  
l{ja2brX  
template < typename T > PnkJ Wl<S  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EITA[Ba B`  
      { 0YK`wuZGS  
      return FuncType::execute(l(t)); k=1([x  
    } f#mBMdj  
P1KXvc}JGe  
    template < typename T1, typename T2 > qpzzk9ba[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2(M^8Bl  
      { d5h]yIz^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Agt6G\ n  
    } \Jm fQrBQ  
} ; DT *'r;  
e59P6/z  
+c;/hM<IX.  
同样还可以申明一个binary_op f d~a\5%e  
+@*}_%^l"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (1pI#H"f9  
class binary_op : public Rettype /Iht,@%E  
  { \1|]?ZQ\K  
    Left l; aK>5r^7S  
Right r; I3sH8/*  
public : gwVfiXR4  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !_EL{/ko  
>Y,3EI\  
template < typename T > XRoMD6qf;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GVS-_KP\  
      { ZccQ{$0H  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ?^y%UIzf  
    } N6K%Wkz  
74f3a|vx/  
    template < typename T1, typename T2 > ;VM',40  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ip c2Qsa  
      { hLF+_{\C|  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); &XG k  
    } BCnf'0q  
} ; 9 {&APxm  
MtE18m "z  
hv" 'DP  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 "s[Y$!#  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 cfZG3 "  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) j5hM |\]  
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。 IX/FKSuq  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! p1}Y|m!  
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。。。 +N[dYm  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 K/[v>(<  
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) Pyi PhOJe  
下面是修改过的unary_op Cu({%Gy+  
;hs:wLVa"  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 6\86E$f=h  
class unary_op 'OGOT0(  
  { I#l9  
Left l; %9mCgHQ9  
  hk ./G'E  
public : T GMHo{ ]  
89l_%To  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} }jU{RR%6B  
&3{:h  
template < typename T > nGW wXySq  
  struct result_1 if5Y!Tx?G  
  { 5*buRYck0  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; oW]&]*>J  
} ; =Ak>2  
v85&s  
template < typename T1, typename T2 > :&)RK~1m_  
  struct result_2 B^Ql[m&5+  
  { ~s^&*KaA  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  1 ,PFz  
} ; f Jv 0 B*  
%8o(x 0  
template < typename T1, typename T2 > QBto$!})  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3|:uIoR{  
  { ](_(1  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); n2#uH  
} ~73"AWlp  
#`"'  
template < typename T > *ep!gT*4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Tf@t.4\  
  { 4v2(YJ%u  
  return OpClass::execute(lt(t)); (kp}mSw  
} >\DXA)nc  
qUtVqS  
} ; XQ(`8Jl&^  
rvE!Q=y~  
>^J!Z~;L)  
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 lYw A5|+  
好啦,现在才真正完美了。 <Mc:Cg8>  
现在在picker里面就可以这么添加了: *7*g! km  
\f66ipZK*  
template < typename Right > \yG_wZs  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const f`Wfw3  
  { /HzhgMV3  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); nBiSc*  
} 0^(.(:  
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。 U}A+jJ  
r~s03g0  
l"*>>/U k  
He!0&B\7h  
Xkv>@7ec  
十. bind #gN{8Yk>  
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。 l3g6y 9;  
先来分析一下一段例子 30H:x@='9  
%\b5)p  
6AQ;P  
int foo( int x, int y) { return x - y;} #-lk=>  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 [/#n+sz.A  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 %7|qnh6  
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。 3b&W=1J  
我们来写个简单的。 }= <!j5:  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: D 0n2r  
对于函数对象类的版本: &tRnI$D  
3F.O0Vz  
template < typename Func > Gj)Qw 6  
struct functor_trait d'3'{C|kk  
  { Ne9 .wd  
typedef typename Func::result_type result_type; p`d:g BZ  
} ; ]hf4= gm  
对于无参数函数的版本: rz7yAm  
]`4 QJ ;#  
template < typename Ret > Osy5|Ts  
struct functor_trait < Ret ( * )() > *<0g/AL  
  { t3s}U@(C  
typedef Ret result_type; JnsXEkM)  
} ; gSe{ S  
对于单参数函数的版本: moo>~F _^  
41uS r 1  
template < typename Ret, typename V1 > t!iF(R\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > LB{a&I LG  
  { 8v6rS-iHP  
typedef Ret result_type; `UJW:qqW  
} ; v'@LuF'e8  
对于双参数函数的版本: ^#t<ILUa  
kXjpCtCu  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > G/ ^|oJ/G  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > l|up3A3)  
  { L+kS8D<  
typedef Ret result_type; eD(a +El}  
} ; T]zjJwa  
等等。。。 g1{wxBFE  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 9E#(iP  
oaXD^ H\  
template < typename Func > sO6t8)$b  
struct func_return C9iG`?  
  { `fV$'u  
template < typename T > #62ww-E~  
  struct result_1 T a[74;VO  
  { @"EX%v.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =N0cz%  
} ; =~S   
>WEg8'#O  
template < typename T1, typename T2 > nagto^5X  
  struct result_2 vVf!XZF  
  { )/pPY  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 52 A=c1kb  
} ; [}Iq-sz;0  
} ; bbM !<&F  
mT9\%5d3  
68>zO %  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ?d0Dfqh_  
lKwcT!Q4  
template < typename Func, typename aPicker > >k jJq]A2  
class binder_1 CyU>S}t  
  { v;8XRR:  
Func fn; lpM{@JC  
aPicker pk; UmuFzw^  
public : fh 3 6  
$3Ia+O   
template < typename T > gc:>HX );)  
  struct result_1 c8s/`esA  
  { qs b4@jt+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; >dGYZfqD  
} ; j%h Y0   
.0ZvCv:>  
template < typename T1, typename T2 > =>J#_Pprn  
  struct result_2 tSYnc7  
  { ]mh+4k?b  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]>,|v,i =  
} ; ]z%9Q8q'  
1mV0AE538  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} X[ (J!"+  
]]ZBG<#  
template < typename T > E;Hjw0M'k  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {cI<4><  
  { Ye6O!,R  
  return fn(pk(t)); *~L]n4-  
} t*#&y:RG  
template < typename T1, typename T2 > I$LO0avvH2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jY.%~Y1y  
  { 5S? yj  
  return fn(pk(t1, t2)); m t^1[  
} QMY4%uyY!  
} ; 1hWz%c|  
?rDwYG(u]@  
a40BisrD~6  
一目了然不是么? >KFJ1}b|3  
最后实现bind "LWuN>   
dp70sA!JF  
}+J@;:  
template < typename Func, typename aPicker > g < o;\\  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) VLN3x.BY  
  { g-}sVvM  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); hzb|:  
} B$Z!E%a;  
-*2X YTe  
2个以上参数的bind可以同理实现。 LNE[c  
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。 xTZ5q*Hqx  
uSJP"Lw  
十一. phoenix pAuwSn#i  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: A'8K^,<  
mg(56)  
for_each(v.begin(), v.end(), k]iS3+nD  
( ~=ktFuEa  
do_ bYc qscW  
[ HWBom8u0  
  cout << _1 <<   " , " R2`g?5v  
] -c@ 5qe>  
.while_( -- _1), PgAfR:Y!  
cout << var( " \n " ) Ke'2"VkQt  
) 9iCud6H,h  
); 6%#'X  
tV9C33  
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: a)Ek~{9  
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 $O8V!R*  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 v!xrUyN~m  
那么我们就照着这个思路来实现吧: |Ze}bM=N  
BkfBFUDQ  
!e `=UZe1  
template < typename Cond, typename Actor > <GRf%zJ  
class do_while G |^X:+  
  { |GQ$UB  
Cond cd; |/;5|  z  
Actor act; 4?& a?*M  
public : ,?6m"ov4(  
template < typename T > 5I,X#}K[  
  struct result_1 ew$Z5N:  
  { x?'%  
  typedef int result_type; q?4uH;h:^G  
} ; A5ID I<a  
Uc0'XPo3I  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ="R6YL  
Z-a(3&  
template < typename T > yZ$;O0f&&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?/MXcI(  
  { ~[q:y|3b  
  do Y j\yO(o/  
    { |l(lrJ{  
  act(t); B31-<w  
  } q"<-  
  while (cd(t)); y(h(mr  
  return   0 ; nF$)F?||  
} >L`mF_WG  
} ; ;_5 =g  
~HRWKPb  
3y B6]U  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). R}9jgB  
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。 2z# @:Q  
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。 /exl9Ilt]  
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。 M&c1iK\E8  
下面就是产生这个functor的类: $yFuaqG`Wo  
KocXSh U  
{WOfT6y+  
template < typename Actor > G5J ZB7C  
class do_while_actor [F[<2{FQF  
  { }zxh:"#K  
Actor act; 5)NBM7h  
public : "mDrJTWa  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} t~K!["g  
D D;+& fe  
template < typename Cond > f+Li'?  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; C*e[CP@u  
} ; g 'a?  
72vGfT2HtZ  
=e-aZ0P  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 x>" JWD  
最后,是那个do_ TbAdTmW  
8z8SwWS?  
 .OS?^\  
class do_while_invoker )}\@BtcjA]  
  { )ZyuF(C&  
public : VhIIW"1  
template < typename Actor > gD+t'qg$  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 59BHGvaF  
  { c$:=d4t5$  
  return do_while_actor < Actor > (act); Nw& }qSN  
} W(lKR_pF  
} do_; s{J!^q  
WTv\HI2X !  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? I jztj  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 DLVs>?Y  
最后来说说怎么处理break和continue [HiTR!o*  
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。 gs8@b5 RSb  
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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