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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda %Z]'!X  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 9}tG\0tL*  
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, m~l F`?  
qoU3"8  
$&P?l=UG  
rP=sG;d  
  class filler 773/#c  
  { {bNXedZ\  
public : omX?Bl  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 8\ha@&p  
} ; QBJ3iQs1  
j6}R7 $JR  
ZU&"73   
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: fZWGn6$   
rXi uwz\  
TCVl8)j  
E@)\Lc~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); C*70;:b  
Kp iF0K  
9h,u6e  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 5_o$<\I\  
./-JbW  
}ynT2a#LU'  
E8}+k o  
二. 战前分析 !b|'Vp^U  
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。 D^F{u Dlb  
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 3TuC+'`G  
\k8rxW  
UHO_Z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); PH4%R]{8{  
  /* --------------------------------------------- */ Wa"(m*hW  
vector < int *> vp( 10 ); irBDGT~  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); "E=j|q  
/* --------------------------------------------- */ Pt< s* (  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); JcO08n  
/* --------------------------------------------- */ B/uniR^x  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); w Fn[9_`*  
  /* --------------------------------------------- */ l95<QI  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); &~sfYW  
/* --------------------------------------------- */ tx7~S Ur  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); vq'c@yw;  
UH`hOJ?  
?:rx1}:F  
h rN%  
看了之后,我们可以思考一些问题: o@E/r.uK  
1._1, _2是什么? -7-['fX  
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。 ) |#%Czd4  
2._1 = 1是在做什么? _sHK*&W{CT  
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。 dWRrG-'  
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。 M~ h8Crz  
^C^*,V3  
'C+;r?1!h  
三. 动工 Yn51U6_S  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: &%aXR A#+  
vlWw3>4  
fp>.Owt%.  
B)SLG]72f  
template < typename T > =H]F`[B=  
class assignment "kW!{n  
  { TJ@Cjy%  
T value; -C7FuD[Xw  
public : 0(>rG{u  
assignment( const T & v) : value(v) {} ph:3|d  
template < typename T2 > Mio>{%/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } g9h(sLSF  
} ; 25{ uz  
**_&i!dtL  
")#<y@Rv  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ak:v3cQR  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment qztV,R T  
> 6CV4 L  
!3&kQpF  
8|1^|B(l  
  class holder Eh8Pwt7C@  
  { 2h~-  
public : jh ez  
template < typename T > .q`{Dgc~  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const #G^A-yjn  
  { B~WtZ-%%E  
  return assignment < T > (t); Dma.r  
} `\$8`Zb;  
} ; pNaiXu3  
Y0uvT7+[hi  
~.tvrx g  
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: `d]Z)*9  
\y Hen|%  
  static holder _1; Q%=YM4;  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 $+= <(*  
T8J4C=?/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); haSM=;uPM  
而不用手动写一个函数对象。 Z)< wv&K  
Q%ad q-B  
5OLQw(E  
ReB7vpd  
四. 问题分析 "l~Ci7& !a  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 |cbd6e{!  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ,32xcj}j)r  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 f|3q^wjs  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 N_wp{4 0/  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ks(SjEF  
Ws[D{dS/  
五. 问题1:一致性 a=}*mF[ug  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| wGKo.lt   
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 +=@^i'  
'"YYj$> '  
struct holder 7v~j=Z>  
  { 'VnwG  
  // Ggm` ~fS  
  template < typename T > T.&7sbE_  
T &   operator ()( const T & r) const XJ\hd,R   
  { 3fS}:!sQ  
  return (T & )r; mX# "+X|  
} 6Z:YT&,f  
} ; Y>6.t"?Q^  
$n=lsDnhQ  
这样的话assignment也必须相应改动: {")\0|2\x  
GlYly5F  
template < typename Left, typename Right > '?Bg;Z'L%  
class assignment )najO *n  
  { _2Py\+$  
Left l; d.F)9h]XHO  
Right r; /I{R23o  
public : E)p9eU[#  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} sa-9$},z4  
template < typename T2 > }6m?d!m  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } m\0cE1fir  
} ;  mw$Y  
rGwIcx(%  
同时,holder的operator=也需要改动: >l1 r,/\\  
x"B' zP  
template < typename T > Utl t<  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const loOOmHhJ&  
  { P_4DGW  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); L ubrn"128  
} cnNOZ$)  
v"lf-c  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 gT52G?-  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 4YA./j%'  
ur%$aX)  
return l(rhs) = r; y;`eDS'0.N  
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。 wz(K*FP  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 440FhD Mj  
pWaPC /,g  
template < typename Tp > /p`&;/V|  
class constant_t 5D`26dB2  
  { 'x%x'9OP  
  const Tp t; b)} +>Wx  
public : :[7lTp   
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} MiGcA EF;  
template < typename T > n'w,n1z7  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const @'jf KW  
  { "~+.Af  
  return t; )C]x?R([m  
} <e"J4gZf&  
} ; z/|BH^Vw  
w9&#~k]5  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 RI.2F*|  
下面就可以修改holder的operator=了 bH9Le  
6].:.b\qQc  
template < typename T > XAic9SNu;  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const R{}qK r  
  { :=.*I  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); !k&)EWP?  
} ~l4f{uOD>]  
F8mC?fbK9  
同时也要修改assignment的operator() Yv\!vW7I  
TUTe9;)  
template < typename T2 > |r =DBd3  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ExhL[1E  
现在代码看起来就很一致了。 HtBF=Boq  
&a #GXf  
六. 问题2:链式操作 HYClm|   
现在让我们来看看如何处理链式操作。 /=T"=bP#/  
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。 L]-w;ll-  
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。 ;iX<`re~  
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。 YMB~[]$V<  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 3)E(RyQA3  
*g7DPN$aQ  
template < typename T > gY5l.&  
struct result_1 o0Gx%99'  
  { ;sQbn|=e"  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; @EZ>f5IO+  
} ; C3"&sdLb$  
$G";2(-k  
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: gA:TL{X0  
bx;f`8SN  
template < typename T > qu{mqkfN>  
struct   ref J_"3UZ~&  
  { ZgYZwc&-  
typedef T & reference; 'D6 bmz  
} ; qo;)X0 N  
template < typename T > ~[18q+,  
struct   ref < T &> IC~ljy]y_  
  { &YX6"S_B  
typedef T & reference; zixE Mi[8  
} ; L#j/0IHD  
dr]&kqm  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: &HF]\`RNr  
_}=E^/;(  
template < typename T > i^g~~h F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const zO.6WJ  
  { Rc9<^g`  
  return l(t) = r(t); mK\aI  
} ;'1Apy  
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。 /H&aMk}J@y  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 myvh@@N  
]N}]d +^6  
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 Q_}n%P:u  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: j jY{Uq  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 fValSQc!U  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ^, wnp@  
最后的布局是: m5gI~1(9  
                Add Oxa5Kfpa  
              /   \ el*9 Ih  
            Divide   5 ~3 @*7B5Q  
            /   \ Czu1)y  
          _1     3 pGkef0p@  
似乎一切都解决了?不。 9ECS,r*B  
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。 I~RcOiL)  
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。 Phlk1*1n  
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: \(u@F<s-  
SCq3Ds^  
template < typename Right > /djACA  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 7^wE$7hS  
Right & rt) const cjY@Ot*i$  
  { 4A  o{M  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ND,`QjmZ  
} _LLshV3  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 4x]NUt  
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。 hAAUecx  
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。 U.Hdbmix  
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。 fI}c 71b`  
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。 %!wq:~B1  
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? m/?h2McS  
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: ~XQ$aRl&  
N cM3P G  
template < class Action > LUul7y'"  
class picker : public Action FV8\ +ep  
  { ,;3:pr  
public : BhkAQEsWTQ  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Iaa|qJ4  
  // all the operator overloaded Wa, 7P2r  
} ; p">WK<N  
{X]9^=O"  
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。 .EzSSU7n)  
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: ULu O0\W  
o16~l]Z|f  
template < typename Right > c}cG<F  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const *-7fa0<  
  { i-"<[*ePd  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); F*!gzKZ"  
} \7DCwu[0M  
hU+#S(t>b  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > p XNtN5@FQ  
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。 Cz[5Ug'V  
~Jxlj(" 0(  
template < typename T >   struct picker_maker B3 .X}ys#  
  { `&,_xUA  
typedef picker < constant_t < T >   > result; /J.0s0 @  
} ; (zEYpTp  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > |rFJ*.nD  
  { i&pMF O  
typedef picker < T > result; Ej5^Y ?-6  
} ; #:I^&~:  
!p"Kd ~  
下面总的结构就有了: (xQI($Wq*M  
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。 fv/v|  
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。 -s33m]a;  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 <>?^4NC<M  
至此链式操作完美实现。 L:^Y@[f  
x3_,nl  
8_Jj+  
七. 问题3 #'KY`&Tw&  
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。 Tz2x9b\82  
> XZg@?Iw  
template < typename T1, typename T2 > ^@Y9!G=  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &gJW6 <  
  { 6ku8`WyoF  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); d}pGeU'  
} d4V 2[TX  
"d:.*2Z2  
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: 7s!AH yZ  
ec#_olG%  
template < typename T1, typename T2 > c%b\CP\)W  
struct result_2 du8!3I  
  { k|fh\F+$  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Q>V?w gZ  
} ; VAt>ji7c  
TftOYY.hQ  
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? i(z+a6^@|  
这个差事就留给了holder自己。 iPz1eUj  
    R'r|E_  
R rxRa[{Z  
template < int Order > ^|r`"gOJ3  
class holder; zQ=aey%  
template <> t3 K>\ :  
class holder < 1 > 2-PI JO  
  { Le_CIk 5YL  
public : Od*v5qT;$  
template < typename T > 83B\+]{hD  
  struct result_1 v  F]  
  { rrbZ+*U  
  typedef T & result; Re7{[*Q4  
} ; +6uOg,;  
template < typename T1, typename T2 > Fu#Y7)r  
  struct result_2 +OKA_b"wB  
  { 1RmBtx\<  
  typedef T1 & result; ^sJ1 ^LT  
} ; 2k%Bl+I  
template < typename T > +7`u9j.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const W;5N04ko  
  { TjT](?'o  
  return (T & )r;  I8:"h  
} "[Yip5  
template < typename T1, typename T2 > 1o(+rR<h9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,I("x2  
  { bL+sN"Km  
  return (T1 & )r1; }1l}-w`F  
} #3YdjU3w  
} ; w"yK\OE  
NT'Ie]|  
template <> Dy98[cL  
class holder < 2 > \]Kq(k[p  
  { }'%$7vL`Ft  
public : kg zwlKK  
template < typename T > CzK%x?~]  
  struct result_1 :u,2" ]  
  { X5|?/aR}  
  typedef T & result; 4GEjW4E  
} ; jBT*~DyN z  
template < typename T1, typename T2 > o@Dk%LxP  
  struct result_2 wHq('+{=&  
  { r#ks>s  
  typedef T2 & result; #d3[uF]OmW  
} ; AX/=}G  
template < typename T > &mCs%l  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ( ?atGFgu  
  { *sIi$1vHu  
  return (T & )r; h\Z3yAYd  
} hLu&lY  
template < typename T1, typename T2 > o,iS&U"TC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const BASO$?jf4  
  { $[WN[J  
  return (T2 & )r2; Ufyxw5u5F  
} Z?vY3)  
} ; lv*Wnn@k  
4KN0i  
Z`e$~n(Bh  
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> >。 AEBw#v!,o  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: *9\oD~2Y  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: #1gTpb+t  
9 ?EY.}~  
return l(i, j) = r(i, j); NHst7$Y<  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) >?H_A  
:0i#=ODR  
  return ( int & )i; wI|bBfd(  
  return ( int & )j; jJiCF,m  
最后执行i = j; g`y/ _  
可见,参数被正确的选择了。 b#bO=T$e-  
TiwHLb9  
:FEd:0TS  
Lqy|DJ%  
gEX:S(1 QP  
八. 中期总结 qdg= Imx  
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: bvt-leA=  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 r>n8`W  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 "Wzij&WkQ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Z3&XTsq  
T#ecLD#  
2d,wrC<'$  
mE)x7  
(cbB %  
X7(rg W8  
九. 简化  M}_M_  
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。 0nF>zOmc  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 )AZ`R8-A  
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: +9& ulr  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 IFHgD}kp%#  
  +-*/&|^等 F!DrZd>\  
2. 返回引用。 YB(#]H|8S  
  =,各种复合赋值等 L>|A6S#y8/  
3. 返回固定类型。 fh/)di  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) wFH(.E0@Q  
4. 原样返回。 XmE_F  
  operator, ]}*G[[ ^p  
5. 返回解引用的类型。 sZ\i(eIU  
  operator*(单目) < :S?t2C  
6. 返回地址。 mo97GW  
  operator&(单目) lUm}nsp=X  
7. 下表访问返回类型。 (5CX*)R  
  operator[] J{v6DYhi  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 U/~Zk@3j  
  operator<<和operator>> [m@e^6F0U  
 @=^jpSnZ  
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。 vCrWA-q#  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: vM$#m1L?  
Xqq?S  
template < typename Left > 2n\i0?RD  
struct value_return 'JXN*YO  
  { ?j ;,q  
template < typename T > OmQuAG ^\x  
  struct result_1 oD|+X/F K  
  { Nc^b8& 2J  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ]MBJ"1F  
} ; a-o hS=W  
2gNBPd)I  
template < typename T1, typename T2 > tF)k6*+  
  struct result_2 ^!{ oAzy9  
  { A*?/F:E  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; u+"hr"}${  
} ; 8wNU2yH+D  
} ; b]s%B.h  
e=NQY8?  
%QlBFl0a  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ;U5x'}%0]  
R _~m\P  
下面我们来剥离functor中的operator() v:so85(S<  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Ii2g+SlQDa  
Qc)RrqYNGF  
return l(t) op r(t) mYU dhL ^  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) [~&:`I1  
return op l(t) tue%L]hc  
return op l(t1, t2) bU@>1>b6lE  
return l(t) op 1+y6W1m^R  
return l(t1, t2) op &Cn9 k3E\R  
return l(t)[r(t)] )y [[Se  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] EKI+Dq,  
W.7d{ @n  
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: TPmZ/c^  
单目: return f(l(t), r(t)); ~N+/ZVo&y  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); XzTH,7[n  
双目: return f(l(t)); =.3P)gY)  
return f(l(t1, t2)); _s#/f5<:B  
下面就是f的实现,以operator/为例 LKwUpu!  
&t@6qi`d  
struct meta_divide 8aIq#v  
  { jL[Is2<@  
template < typename T1, typename T2 > ;Bc<u[G  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 9 h{:!  
  { "$wPq@  
  return t1 / t2; u{dN>}{  
} R,b O{2O  
} ; T W;;OS[  
(Os OPTp  
这个工作可以让宏来做: 7Q4Pjc D  
&?ed.V@E5  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ [Z`:1_^0}  
template < typename T1, typename T2 > \ 'V*M_o(\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; dzC&7 9$  
以后可以直接用 q?'gwH37  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 6 GevO3  
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 YnL?t-$Gg  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) P(gID  
OrqJo!FEg{  
2$/gg"g+  
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 dJ"xW; "  
.TrQ +k>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "u> sS  
class unary_op : public Rettype ucm.~1G(  
  { s%?p%2&RA  
    Left l; jnLo[Cf,H8  
public : 'V1 -iJj9  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} UHDI9>G~,  
u:>3j,Cs  
template < typename T > yqc(32rF!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $oBZe>s .  
      { as47eZ0\  
      return FuncType::execute(l(t)); #K~j9DuR  
    } 1RO gUJ;  
1VM5W!}  
    template < typename T1, typename T2 > ur quVb  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \:)o'-   
      { 2/o/UfYjgF  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); %<o$ J~l~  
    } ezy5Jqk5%  
} ; K*i1! "w  
Ac(Vw%  
Hbj:CViYq  
同样还可以申明一个binary_op #YMp,i  
<$Kv^Y*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \EfwS% P  
class binary_op : public Rettype blkJm9]v  
  { ^+l\YB7pD  
    Left l; ?01""Om   
Right r; K@u."eaD  
public : ~rfjQPbh9x  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} FH5bC6  
UE;) mZ=l|  
template < typename T > sNpBTG@{l  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m6ws #%|[  
      { '|R@k_nx  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); xW ZcSIH!  
    } 80" =Qu{s  
Br$PL&e~  
    template < typename T1, typename T2 > u! FSXX<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )h!l%72  
      { Yt<PKs#E  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Y>m=cqR  
    } 0mi[|~x=  
} ; lTd2~_  
JF\viMfR  
P T.jR*  
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 e9~4wt  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 5WN Z7cO  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ^"#rDP"v  
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。 :NyEd<'  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! YD.^\E4o  
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。。。 :|mkI#P.  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 :pu{3-n.  
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) 4gNRln-  
下面是修改过的unary_op tLXw&hFk`g  
4'=N{.TtO  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > \uPTk)oaB  
class unary_op `*!>79_2C  
  { I*R$*/)  
Left l; Oydmq,sVe(  
  TmZ[?IL,  
public : 6(^9D_"@  
,(=]6V  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} d iLl>z  
lH>XIEj  
template < typename T > nEEGO~e  
  struct result_1 RUtS_Z&  
  { XFe7qt;%  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; pREY AZh  
} ; C7_T]e<  
Ax*~[$$~%  
template < typename T1, typename T2 > cb,sb^-  
  struct result_2 zQ+t@;g1  
  { .O.R  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; q,&T$Tw  
} ; Y--8v#t  
kw}1CXD  
template < typename T1, typename T2 > B\&Ka<r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u\?u4  
  { eV%bJkt.  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Y6PA\7Y\  
} xJGeIh5  
s@iCfXU  
template < typename T > *?"{T;4u~O  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <BA&S _=4  
  { "uC*B4`  
  return OpClass::execute(lt(t)); K7VG\Ec  
} jdf@lb=5l  
Z!eq/  
} ; w8ld* z  
(32nI?)a  
I*2rS_i[T  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug #L$ I %L"  
好啦,现在才真正完美了。 ,e_#   
现在在picker里面就可以这么添加了: 2:F  
" ?,6{\y,  
template < typename Right > (\>'yW{f  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const -Lb^O/  
  { ,4,c-   
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ZHasDZ8  
} +eXfT*=u5  
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。 0Wm-` ZA  
S$WM&9U   
Zw{tuO7}K  
jy2nn:1#^  
:L0W"$  
十. bind W10fjMC}^  
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。 /D+$|k mW]  
先来分析一下一段例子 fC|u  
~Xw?>&  
D|:sSld @  
int foo( int x, int y) { return x - y;} :/qO*&i,N  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 kc[["w&  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 &Qjl|2  
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。 -P&e4sV{  
我们来写个简单的。 L{pg?#\yC  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: oy: MM  
对于函数对象类的版本: <z)G& h@  
?Fpl.t~  
template < typename Func > 18`%WUPnT  
struct functor_trait ]SgeZ07  
  { n<*]`do,w  
typedef typename Func::result_type result_type; %Ege^4PE  
} ; J7vpCw2ni  
对于无参数函数的版本: 3fTI&2:  
$(=1A>40  
template < typename Ret > ]H2aYi$  
struct functor_trait < Ret ( * )() > $t}1|q|  
  { $:wM'&M  
typedef Ret result_type; ![^h<Om  
} ; Jo<6M'  
对于单参数函数的版本: !g"9P7p  
+r_[Tj|Er  
template < typename Ret, typename V1 > T@.D5[q0:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > J}CK|}  
  { au* jMcq  
typedef Ret result_type; 7!;/w;C  
} ; ^i\1c-/  
对于双参数函数的版本: 09 s}@C  
gw T,D.'Ut  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > V0i$"|F+ E  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > wP"|$HN  
  { F\bI6gj  
typedef Ret result_type; GGtrH~zx  
} ; Sw'?$j^3  
等等。。。 lJ#>Y5Qg  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy \S@6@ UGv  
=)8fE*[s   
template < typename Func > l.l~K%P'h  
struct func_return KW^aARJ)  
  { a0\UL"z#+  
template < typename T > !yrHVc  
  struct result_1 926oM77  
  { "@$STptkc  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &y\2:IyA  
} ; #" -^;Z  
yfQE8v+  
template < typename T1, typename T2 > faX#KRpfd  
  struct result_2 MX,0gap  
  { [bJnl>A  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; G[j79o  
} ; ]M;! ])b$  
} ; ^/vWK\-  
sb.SpF>   
|>GIPfVT  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 H%aLkV!J  
;(6lN<i U  
template < typename Func, typename aPicker > |3ETF|)?  
class binder_1 DjvgKy=Jr_  
  { B)8Hj).@B  
Func fn; vI}S6-"<  
aPicker pk; k]pD3.QJ  
public : 1s[-2^D+EM  
'U$VO q?!  
template < typename T > W=]",<  
  struct result_1 z-gG(  
  { ZNeqsN{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; \;gt&*$-  
} ; pUGfm  
cLC7U?-  
template < typename T1, typename T2 > N)WG~=Gi  
  struct result_2 X(28 xbd|  
  { ;NeEgqW "  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; MiM=fIuw@s  
} ; ][#*h`I  
] Nipo'N;  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} aZ`ags ofk  
; @~*z4U  
template < typename T > :Xh`.*{EX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^VPl>jTg  
  { 5>Yd\(`K  
  return fn(pk(t)); gi@ji-10  
} ?I#hrv@  
template < typename T1, typename T2 > UyKG$6F?3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  j)6B^!  
  { [:@?,?V\N  
  return fn(pk(t1, t2)); $IZZ`Z]B  
} 6 <S&~q  
} ; [;YBX] t  
>I~z7 JS  
^QR'yt3e  
一目了然不是么? ;o459L>sW  
最后实现bind Kg-X]yu*0  
i9U_r._qj;  
G<6grd5PP  
template < typename Func, typename aPicker > $50"3g!Y  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) _5 tqO5'  
  { ]GKx[F{)  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); m@yVG|eP#  
} _k.bGYldk  
_x1[$A,GuB  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Al=? j#J6p  
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。 y@\Q@ 9  
i9k]Q(o  
十一. phoenix }_l -'t  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: o 0ivja  
\+Ln~\Sv  
for_each(v.begin(), v.end(), ]Ja8i%LjOG  
( w?W e|x3  
do_ :P~& b P  
[ H<7DcwXv  
  cout << _1 <<   " , " Ilu`b|%D  
] ruA+1-<f  
.while_( -- _1), 13_~)V  
cout << var( " \n " ) slvs oN@  
) e - ]c  
); &dDI*v+  
_Ge^ -7  
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: 5=h'!|iY  
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 1$D`Z/N"A  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ^WW|AS  
那么我们就照着这个思路来实现吧: =C>`}%XT}  
zQ %z "tQ  
2*wO5v  
template < typename Cond, typename Actor >  >fA@tUQB  
class do_while 'Mx K}9  
  { 7r[ %| :  
Cond cd; &W<>^C2v  
Actor act; Bd~cY/M  
public : 4S0++Hp4  
template < typename T >  |iUfM3  
  struct result_1 n!eqzr{  
  { [aZ v?Z  
  typedef int result_type; & Yf#O*  
} ; bZay/ Zkj  
Hu(flc+z"  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} A~GtK\=;  
VFmg"^k5  
template < typename T > 2*q: ^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3 [)s;e  
  { _Z66[T+M  
  do KD"&_PX  
    { 26#Jhb E+  
  act(t); /.kna4k  
  } QJIItx4hE  
  while (cd(t)); y(3c{y@~X  
  return   0 ; Ma=6kX]  
} }vUlTH  
} ; q?-3^z%u  
ncJFB,4  
feI[M;7u  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Z~phOv  
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。 FO(0D?PCR  
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。 %6IlE.*,  
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。 7l#2,d4  
下面就是产生这个functor的类: <\d|=>;  
$,e?X}4  
)y/DGSd  
template < typename Actor > f{^M.G@  
class do_while_actor k#Ez  
  { <K#'3&*$s  
Actor act; (4 /]dTb  
public : x !:9c<  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} &I}T<v{f  
3q|cZQK!1  
template < typename Cond > >4|c7z4  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; k BiBXRt  
} ; l'7Mw%6{  
Q%n{*py  
k$-~_^4m  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 \n*7# aX/  
最后,是那个do_ U!\2K~  
Dz8:; $/  
[UJEU~XC  
class do_while_invoker TXJY2J*24  
  { % L >#  
public : "0'*q<8  
template < typename Actor > \>Ga-gv6/  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 5@UC c  
  { uh5Pn#da^  
  return do_while_actor < Actor > (act); j FPU zB"  
} 4P4 Fo1  
} do_; Zc%foK{  
P!FEh'.  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? kBy rhK5U  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 #6N+5Yx_[  
最后来说说怎么处理break和continue hEv=T'*,K)  
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。 CP]S-o}yd  
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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