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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda :%cL(',Q  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 @9~a3k|  
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, 9,wd,,ta  
n*~=O'  
W<C \g~\  
pi7Fd\A  
  class filler (]7&][  
  { yk OJhd3  
public : OEmz`JJ67  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} J4 [7*v  
} ; UUi@ U  
GADbXp3  
LN}eD\  
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: C9>tj=yEY  
Sn=|Q4ZN  
-3`S;Dmn  
?Iy$'am]L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); _ #]uk&5a  
^*(*tS|M  
A.tONPi  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 j]th6  
|6/k2d{,(  
A8 V7\  
_V\rs{ 5  
二. 战前分析 #T:#!MKa  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 6Yhd[I3  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 )cOw9&#s  
%&m/e?@%I  
A_3V1<J`]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); m`luMt9  
  /* --------------------------------------------- */ 8JxJ>I-9p  
vector < int *> vp( 10 ); 1FCqkwq[  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); mOji\qia  
/* --------------------------------------------- */ 6vp\~J  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); G?$|aQ0j  
/* --------------------------------------------- */ "]h4L  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ` b a}6D  
  /* --------------------------------------------- */ |@#37  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); _)s<E9t2N  
/* --------------------------------------------- */ MTJ ."e<B  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 'L|& qy@  
MzZYzz  
QCB2&lN\&L  
\; ! oG  
看了之后,我们可以思考一些问题: |"h# Q[3  
1._1, _2是什么? c"`o V! m  
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。 x<^+nTzN  
2._1 = 1是在做什么? Y+5nn  
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。 8|k r|l  
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。 kDJ $kv  
wGdnv}#  
{(;dHF%{  
三. 动工 mLApF5Hy  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: LVNq@,s  
j\l9|vpp  
IB9[Lx  
~\_aT2j0  
template < typename T > cojtQ D6  
class assignment (T;4'c  
  { gz fs9e  
T value; M#o.$+Uh  
public : >i^8K U  
assignment( const T & v) : value(v) {} On x[}x  
template < typename T2 > zAT7 ^q^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } wh4ik`S 1  
} ; ;UuCSfs{  
O[ tD7 !1  
h tC~BK3(  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ^Ud1 ag!-  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment \a\-hm  
U9k;)fK  
`K -j  
AX6z4G  
  class holder HKu? J  
  { { No*Z'X  
public : x'IVP[xh`A  
template < typename T > { FVLH:{U^  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Z*&y8;vUQ  
  { n8W+q~sW%  
  return assignment < T > (t); N-XOPwx'  
} ~)>O=nR  
} ; #oBMA  
DUBEh@  
ZH'- >/  
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: ?,G CR1|4  
HJ4T! `'d  
  static holder _1; ^s*j<fH  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 anDwv }  
-|E|-'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); R^8L^8EL  
而不用手动写一个函数对象。 D7q%rO|F'  
lmmB=F  
&'%b1CbE  
'a]4]d  
四. 问题分析 f#4,2Xf  
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。 Wp2b*B=-  
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。 ['9awgkr/  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Py^ _::  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 k?(x}IZdG  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 yCznRd}J  
5=< y%VF  
五. 问题1:一致性 @9-/p^n1  
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?| 2.''Nt6|  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 fL^+Qb}  
>q W_%  
struct holder c6 O1Z\M@\  
  { dnRS$$9#  
  // 2R}9wDP  
  template < typename T > -+1_ 1!  
T &   operator ()( const T & r) const 7G,{BBB  
  { 1Z9_sd~/6  
  return (T & )r; \#1*r'V8  
} ]/byz_7]  
} ; >`\f,yq l6  
xd[GJ;xvs  
这样的话assignment也必须相应改动: e,j2#wjor  
5R^e  
template < typename Left, typename Right > )ro3yq4??  
class assignment |Z\?nZ~  
  { o }EipTL  
Left l; >%qk2h>  
Right r; -P I$SA,  
public : ]IX6>p,  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Ql~9a [8T~  
template < typename T2 > oW0A8_|9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ii0{$}eoh  
} ; :X1~  
+{b!,D3sa*  
同时,holder的operator=也需要改动: )8BGN'jyi  
1oD1ia#  
template < typename T > |jh&a+4W  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 4k}3^.#  
  { )- 2sk@y  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 9 \2<#,R1q  
} < 5 Ft3sd  
U[l7n3Y=  
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。 PwF 1Pr`r  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 <d2?A}<  
(~C_zG  
return l(rhs) = r; c!,&]*h"k  
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。 R^_7B(  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: q> ;u'3}  
l/=2P_8+Z  
template < typename Tp > x2-i1#j`;  
class constant_t G8]DK3#  
  { j$2rU'  
  const Tp t; cJ CKxj  
public : +ZuT\P&kR5  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} I+qg'mo  
template < typename T > :0G_n\  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const c~_nO d  
  { 96L-bBtyY  
  return t; 1|]IWX|  
} Vjv~RNGF  
} ; 1 _A B; ^  
dv?ael^  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 [73 \jT  
下面就可以修改holder的operator=了 i=m5M]Ef  
,r$k79TI  
template < typename T > M%*D}s-QE  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const HR.^ y$IE  
  { X@ zw;Se  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); yH\3*#+  
} 'VgdQp$L$  
M @|n"(P  
同时也要修改assignment的operator() IJWUNKqo=  
H2f!c{t$p  
template < typename T2 > jkTh)Bm|'  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } P}YtT3. K  
现在代码看起来就很一致了。 *u?QO4>  
2#<)-Cak  
六. 问题2:链式操作 kTC'`xv  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 :K:oH}4oh  
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。 :htz]  
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。 bc+~g>o  
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。 JbV\eE#KrC  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct (d> M/x?W  
cRR[ci34k  
template < typename T > {6_M$"e.  
struct result_1 8R3x74fL  
  { pUGFQ."\  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; W6e,S[J^FY  
} ; i~};5j(  
8OS@gpz  
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: xz$-_NWW  
(-<s[VnXP  
template < typename T > Y/%(4q*'  
struct   ref GnX+.uQL|  
  { jTR>H bh  
typedef T & reference; 3MmpB9l#H  
} ; (D.B'V#>  
template < typename T > :,@"I$>*/  
struct   ref < T &> _Q9Mn-&qQ  
  { )bd)noZi  
typedef T & reference; QR ?JN\%?  
} ; -Kas9\VWEw  
:4Gc'b R  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: qjcPJ  
@r.w+E=  
template < typename T > n7|8`? R^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const p)u?x)w=  
  { [~aRA'qJ{V  
  return l(t) = r(t); Q)/V >QW  
} Ipp#{'Do  
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{bRRn4Z  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 GiZv0>*x  
Mr0<b?I  
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 <W>T!;4!  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 8 vp*U  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 |w{}h6 a  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 2bs={p$}a  
最后的布局是: 3j I rB%  
                Add >3C4S  
              /   \ {h}0"5  
            Divide   5 '3p7ee&  
            /   \ Jw 4#u5$$Z  
          _1     3 Y94 ^mt-  
似乎一切都解决了?不。 ?M/H{  
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。 |Ix{JP"Lk  
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。 3P.v#TEst  
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: bwC~  
&H4Y`xV^=  
template < typename Right > Qm"&=<  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const hf JeVT-/v  
Right & rt) const +HXR ))X  
  { 8opd0'SNaB  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); rW P -Rm  
} 18HmS>Qo  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 A2 r\=for  
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。 eT'Z;ZO  
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。 *=2sXH1j  
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。 Uh w:XV@m  
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。 f`gs/R  
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? qk{+Y  
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: @W1F4HYds  
m8T< x>  
template < class Action > N|rB~  
class picker : public Action baO'FyCs9&  
  { ppP0W `p  
public : R<L<kChg  
picker( const Action & act) : Action(act) {} R1/h<I:  
  // all the operator overloaded 7'g{:dzS*3  
} ; =pCO1<wR  
Wik8V0(  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 W>o>Y$H  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: @2`$ XWD  
}e K.\_t=  
template < typename Right > +T/T\[  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 1iJaj  
  { &)$}Nk  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?;YymD_  
} tRCz[M&  
TPF5?  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @}<b42  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 S]x\Asj;w  
`3e>JIl"0  
template < typename T >   struct picker_maker !qe:M]C'l  
  { ]zATdfa  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ?r'2GR2Sk4  
} ; Bnfp_SM  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > g}OZ!mKd  
  { 1!=^mu8  
typedef picker < T > result; 6b wzNY 7  
} ; Bln($lOz  
v,d bto0  
下面总的结构就有了: @OGHS}-\  
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。 N \t( rp  
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。 t) l  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 IZs NMY  
至此链式操作完美实现。 T^DJ/uhd  
m#,AD,s  
\|YIuzlO4  
七. 问题3 u Wxl\+_i  
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。 =v{Vl5&>?  
,<t)aZL,A;  
template < typename T1, typename T2 > Tl!}Rw~Pg  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o JX4+uJ  
  { UGP,/[XI  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); aCF=Og  
} g2%fla7r  
KL\hV .6  
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: d` X1cG  
!dV2:`|+  
template < typename T1, typename T2 > @#2KmM~I  
struct result_2 _Q9I W  
  { z=6zc-$y 9  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; !T"jvDYH  
} ; IwVdx^9  
XM57 UG  
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? x~u"KU2B  
这个差事就留给了holder自己。 1W'0h$5^"  
    WD>z  
E}g)q;0v|2  
template < int Order > P47x-;  
class holder; eXAJ%^iD  
template <> gVI{eoJ  
class holder < 1 > s3[\&zt  
  { se@ ?:n1)  
public : &7r73~TXm  
template < typename T > Bp-e< :  
  struct result_1 d T7!+)s5-  
  { ;R([w4[~  
  typedef T & result; 3_ ZlZ_Tq  
} ; [tk6Kx8a  
template < typename T1, typename T2 > M.9w_bW]#D  
  struct result_2 cBtQ2,<6  
  { uI\6":/u  
  typedef T1 & result; WXQ+`OH7  
} ; %+iAL<S  
template < typename T > \YPv pUg  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {u[_^  
  { PJL [En*  
  return (T & )r; D@)L?AB1f  
} 57Bxx__S4`  
template < typename T1, typename T2 > JqV}>"WMV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const fb8)jd'~}O  
  { !;Vqs/E  
  return (T1 & )r1; X?.tj Z,  
} w/e?K4   
} ; x c|1?AFj  
E5yn,-GyE0  
template <> tu's]3RE  
class holder < 2 > abw5Gz@Ag  
  { & zv!cf  
public : |RL\2j|  
template < typename T > P~;1adi3  
  struct result_1 ~?:>=x  
  { ,uPN\`.u8  
  typedef T & result; /vI"v 4  
} ; s6k(K>Pl  
template < typename T1, typename T2 > ^<3{0g-"AW  
  struct result_2 3e9UDN2  
  { =E62N7_`=  
  typedef T2 & result; TZhYgV  
} ; 48Jt1^  
template < typename T > =fJ  /6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +g;{c+Kw:  
  { LkWY6 ?$U  
  return (T & )r; @0V4$OoFl  
} &g~NkJc0c  
template < typename T1, typename T2 > LqLhZBU9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const K >Q 6  
  { OAaLCpRp  
  return (T2 & )r2; Dq-[b+bm  
} aeDhC#h  
} ; .{-X1tJ7  
&3Lhb}m  
1p8pH$j'  
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> >。 S9[Y1qH>K  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: \Vpv78QF;  
首先 assignment::operator(int, int)被调用:  $Gcjm~  
*z};&UsF{  
return l(i, j) = r(i, j); I|wC`VgB  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) B`YD>oCN  
@1D3E=  
  return ( int & )i; @Z5,j)  
  return ( int & )j; xXfv({  
最后执行i = j; k2(k0HFR  
可见,参数被正确的选择了。 h.wffk,  
'e_e*.z3  
4X!4S6JfB  
P`avn  
-f*5lkO  
八. 中期总结 |;\pAZ2  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: y&/bp<Z  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 MnlD87x@X  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 1bjz :^  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor CF:L#r  
S f6%A  
z<%dWz  
"ruYMSpU  
-d-xsP} s  
Q.fUpa v  
九. 简化 Q5A,9ovNZ  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 G'`^U}9V\  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 "gFw:t"VV  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: BF 0#G2`h>  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 `KZu/r-M9  
  +-*/&|^等 K'B*D*w  
2. 返回引用。 zN9#qlfv  
  =,各种复合赋值等 ^Vi{._r  
3. 返回固定类型。 gjx-tp 1.  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) qMoo#UX  
4. 原样返回。 -3 Sb%V\  
  operator, ]$#9B-uB  
5. 返回解引用的类型。 L={\U3 __k  
  operator*(单目) wR,}#m,  
6. 返回地址。 ' 6)Yf}I  
  operator&(单目) O{\%{XrW  
7. 下表访问返回类型。 W>qu~ak?x  
  operator[] j3H_g ^  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 z]KJ4  
  operator<<和operator>> X"9N<)C  
~dzD7lG6  
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。 ]~~G<Yh:=  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: +d?|R5{3  
KyQTrl.qdl  
template < typename Left > 5$Kd<ky  
struct value_return OT(0~,.GJ  
  { y} is=h3  
template < typename T > u8t|!pMF8  
  struct result_1 UFLx'VX d  
  { p]<)6sZ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; l`uMtv/Wp  
} ; yo(MJ^=d  
X|&H2y|*7  
template < typename T1, typename T2 > YWJ$Pp  
  struct result_2 q<Qjc  
  { K#'$_0.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ^I yYck'y+  
} ; u'k+t`V&  
} ; [LQOP3f  
vz|(KN[  
]O{i?tyX  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ^Epup$  
lMG+,?<uK&  
下面我们来剥离functor中的operator() 1GIBqs~-  
首先operator里面的代码全是下面的形式: X&h?1lMJ /  
PVIZ Y^64  
return l(t) op r(t) q[+ h ~)  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) cLRzm9  
return op l(t) u+ hRaI;v  
return op l(t1, t2) .C &kWM&j  
return l(t) op H:OpS-b  
return l(t1, t2) op s5 {B1e  
return l(t)[r(t)] 8B]\;m  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Pt cq/f  
fmJK+  
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: }p-/R'  
单目: return f(l(t), r(t)); :>Bk^"  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); bBV03_*  
双目: return f(l(t)); q#I'@Jbj  
return f(l(t1, t2)); iBtG@M  
下面就是f的实现,以operator/为例 TvS<;0~K  
q317~ z_nl  
struct meta_divide M,X)rM}Q  
  { }_F:]lI*R  
template < typename T1, typename T2 > hW9!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) d[5v A/8O  
  { [La}h2gz  
  return t1 / t2; D?8(n=#[  
} _ker,;{9C  
} ; 7&/1K%x9;  
}s:3_9mE  
这个工作可以让宏来做: *4LRdLMn  
O*bzp-6\  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 5`$!s17  
template < typename T1, typename T2 > \ H "5,To  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; o3eaNYa  
以后可以直接用 )MLbE-@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) FCOa|IKsN  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 %W$b2N{l  
(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。。。) .o5K X*  
VbMud]40F  
P-$ ,  
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 bfEH>pQ>#  
$7]?P;$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > U;*t5l  
class unary_op : public Rettype sDR Av%w  
  { YJ-<t6  
    Left l; <Rs$d0/  
public : fI2 y(p{?  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} hoM%|,0  
3 {hUp81>  
template < typename T > Fw{68ggk  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8SL E*c^8  
      { n*' :,m  
      return FuncType::execute(l(t)); u 8<[Q]5  
    } m #G,m  
ssS"X@VZ \  
    template < typename T1, typename T2 > 08{^Ksg  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -;ra(L`  
      { r}sO},i  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ?'|GGtvm  
    } c HR*.  
} ; E.sZjo1  
-q[x"Ha%  
mxBx?xM-  
同样还可以申明一个binary_op 7cWeB5 e?O  
[i.c;'Wy/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > e=p_qhBt  
class binary_op : public Rettype B u%%O8  
  { CB,2BTtRE  
    Left l; TQ :e! 32  
Right r; \kf n,m  
public : Q4*{+$A  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &/2+'wCp5  
"L`BuAB  
template < typename T > {O).!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .Ln98#ZR  
      { r..f$FF)\  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); c`hENPhW  
    } #8 ^b]  
-sdzA6dp  
    template < typename T1, typename T2 > Gd`7Tf)'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *GY8#Az  
      { =Ti@Y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); z_'!?K{  
    } t^>P,%$  
} ; V2AsZc0U(  
M;'GnGFf  
{QmK4(k?|c  
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 *93=}1gN  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ^'du@XCf}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) w8j pOvj  
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。 <HTz  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! m\CU,9;;(  
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。。。 6R8>w,  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 :;hX$Qz  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 1Z;cb0:  
下面是修改过的unary_op =sv?))b`  
Nu3IYS5&  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > T-GvPl9ZJw  
class unary_op cTn (Tv9s  
  { VAjl?\}6  
Left l; {q+gm1iC  
  .@EzHe ^W  
public : :?= 1aiS  
JY"J}  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} /.rj\,  
,3eN&  
template < typename T > }.U(Gxu$  
  struct result_1 OC-d5P  
  { wu11)HFL|z  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; uOKD#   
} ; [Mc Hl1a  
?/5<}W#7}  
template < typename T1, typename T2 > ])bgUH  
  struct result_2 #Tag"b`  
  { f\=,_AQ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ZAeJTCCk  
} ; ]9'F<T= $_  
N+5f.c+S-  
template < typename T1, typename T2 > {R[V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RhT:]  
  { =h=-&DSA  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); `1Md1e:J  
} sh0x<_  
Q%!xw(  
template < typename T > 7<(U`9W/q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hH-!3S2'  
  { 59:kL<;S-  
  return OpClass::execute(lt(t)); Q>;Aq!mr=  
} W>Pcj EI  
4T"L#o1  
} ; r8N)]Hs ZH  
)ezkp%I5D  
5 ';[|f  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ;9fWxH  
好啦,现在才真正完美了。 EV* |\ te  
现在在picker里面就可以这么添加了: -iW>T5f  
S;iD~>KP  
template < typename Right > !B{(EL=g  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const qC& xuu|  
  { 4DP<)KX  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); OI:=>Bk  
} 0$Zh4Y  
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。 +!`$(  
Ln+ k_  
*!Gb_!98  
;[g~h |{6  
A,4} $-7  
十. bind =z<sx2#*  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 `'mRGz7t  
先来分析一下一段例子 v$q\3#5|'  
.{bT9Sc5  
s2 aFme  
int foo( int x, int y) { return x - y;} i?#U>0!  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 I{H!K rM!  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 &Q\k`0vzVB  
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。 Dk")/ ib  
我们来写个简单的。 -s le7k  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: zH~g5xgh  
对于函数对象类的版本: c$u#U~~  
0lcwc"_DZX  
template < typename Func > LS# _K-  
struct functor_trait #L*MMC"  
  { [5M!'  
typedef typename Func::result_type result_type; K7(GdKZe  
} ; &#~U1: 0  
对于无参数函数的版本: u`-:'@4  
%)^0NQv  
template < typename Ret > 1. Q"<[M  
struct functor_trait < Ret ( * )() > bZQ_j#{$  
  { i !SN"SY  
typedef Ret result_type; 1OqVNp%K  
} ; f_hG2Sk  
对于单参数函数的版本: $m+Pl[s  
*_Pkb.3R  
template < typename Ret, typename V1 > jlUT9Zp  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > s <$*A;t  
  { w#bdb;  
typedef Ret result_type; cyL|.2,  
} ; oK"#*n  
对于双参数函数的版本: A v/y  
[f$pq5f='  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > &mA{_|>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > z^%`sUgP  
  { REk^pZ3B  
typedef Ret result_type; !+Sd%2o  
} ; ry* 9  
等等。。。 q'biTn]2  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 1gYvp9Ma  
:ZM=P3QZ  
template < typename Func > @Hp=xC9V  
struct func_return 5y~B/.YY  
  { 1py >[II@  
template < typename T > %.{xo.`a[  
  struct result_1 |l?*' =  
  { k9&pX8#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; mT1Q7ta*P  
} ; n{c-3w.uD  
|B),N f|a  
template < typename T1, typename T2 > '1 \UFz  
  struct result_2 f{]W*!VV-  
  { GMob&0l8_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; HuD~(CI.  
} ; *NI hYg6  
} ; xT+@0?|F  
"+4r4  
&v+Hl ^  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 cn_*,\}  
LQ"xm  
template < typename Func, typename aPicker > H.2aoZ-w  
class binder_1 m W4tW  
  { 6~8dMy;w  
Func fn; k~$}&O  
aPicker pk; M:K4o%  
public : SR9M:%dga  
#)KQ-x,  
template < typename T > P?iQ{x}w~  
  struct result_1 93Qx+oK]  
  { xn7bb[g;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; U }}E E~W  
} ; NX<Q}3cC  
yf e4}0}  
template < typename T1, typename T2 > 0:>C v<N  
  struct result_2 Yp9%u9tNq  
  { _qS4Ns/4s  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .OF2O}  
} ; X.ZY1vO  
Z3A"GWY  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} -/6Ms%O  
5 |oi*b  
template < typename T > 8';huq@C{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k=5v J72U  
  { t$U eks  
  return fn(pk(t)); +r__>V,  
} 5cC)&}I  
template < typename T1, typename T2 > K%>3ev=y.s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1f5;^T I  
  { th|TwD&mO  
  return fn(pk(t1, t2)); ebB8.(k9G3  
} 0J9Ub   
} ; YoRD9M~iG~  
G/}nwj\  
K6oQx)|  
一目了然不是么? A)o%\j  
最后实现bind f<2<8xS  
G%fNGQwT  
K db:Q0B  
template < typename Func, typename aPicker > ^g N?Io  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) s!K9-qZl<  
  { KHt#mQy)9  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 1VO>Bh.Wm  
} g6<D 1r  
[ST7CrwC  
2个以上参数的bind可以同理实现。 %;tBWyq}_  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 4ew#@  
v@]\  P<E  
十一. phoenix QU^?a~r  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: w<=-n ;2  
L)/^%/!  
for_each(v.begin(), v.end(), jD'$nKpg  
( i@spd5.  
do_ /hbdQm  
[ C2Af$7c  
  cout << _1 <<   " , " _,]@xFCOH  
] W!WeYV}kb  
.while_( -- _1), 1jQlwT(:  
cout << var( " \n " ) Fpf-Fa-K\b  
) .ID9Xd$fky  
); %(n^re uP  
ZuQ\Pyx  
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: O2>W#7  
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 L k]/{t0  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 0@PI=JZ%  
那么我们就照着这个思路来实现吧: fIg~[VN"  
Fo[=Dh*AqU  
!3Me 6&$O  
template < typename Cond, typename Actor > 8qQrJFm|3*  
class do_while +%RB&:K7,  
  { q|7$@H^*  
Cond cd; ]k.'~ Syz  
Actor act; QDJ:LJz\  
public : w `r)B`!g  
template < typename T > 1:d,8  
  struct result_1 :s'hXo  
  { LuW^Ga"E  
  typedef int result_type; ,Taq~  
} ; ?{*/VJl$  
.LHzaeJCX  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Y]Y]"y$1  
rpO>l  
template < typename T > nfzKUJY  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DANndXQLH  
  { 07tSXl5!  
  do b_j8g{/9  
    { t+Rt*yjO  
  act(t); dsUY[X-<6  
  } aXO|% qX  
  while (cd(t)); /0I=?+QSo  
  return   0 ; ~`Xu 6+1o  
} xKC{P{:  
} ; @Tg +Kt  
eMV@er|  
8 |iMD1  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). sz+Uq]Mn  
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。 VyL|d^'f_  
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。 J?N9*ap)  
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。 o@g/,V $  
下面就是产生这个functor的类: s.G6?1VXlY  
jW!)5(B[A  
K+s xO/}h  
template < typename Actor > 8cyC\Rs  
class do_while_actor 0ge^p O\Z  
  { d8Kxtg Y  
Actor act; qo" _w%{  
public : z("Fy  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 0al8%z9e@  
GcYT<pwN6  
template < typename Cond > :Y;\1J<b1  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 6$^dOJ_"  
} ; H0.,h;  
}8cX0mZ1j  
$1$T2'C~+  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ;BMm47<  
最后,是那个do_ rCa2$#Z  
z7P] g C$\  
=q-HR+  
class do_while_invoker Rr>h8Ni <  
  { X}gnO83  
public : 4C{3>BE  
template < typename Actor > edy6WzxBcm  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const oPA [vY  
  { fCxF3m(O  
  return do_while_actor < Actor > (act); Z'I0e9Jw  
} j,/t<@S>  
} do_; `F<[\@\d5  
b_JW3l  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? U\Hd?&`9gz  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 SZ m)`r\A  
最后来说说怎么处理break和continue W=k%aB?p  
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。 Ly$s0.!  
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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