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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Q^* 3 3  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 EG3u)}vI  
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, +*aC \4w  
7 y$a=+D i  
J@#rOOu  
$\M];S=CY  
  class filler }02(Y!Gh  
  { P?zaut  
public : agQD d8oX  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} vF/wV'Kk  
} ; e0<O6  
nyBT4e  
Zq5~M bldh  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 9\0$YY%  
T8yMaC  
io@f5E+?  
*.Z~f"SZy*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 6qWWfm/6  
V7cr%tY5  
mU.c!|Y  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 P4+PY 8  
b/ h#{'  
rj4R/{h  
{kr14 l*2  
二. 战前分析 M5L/3qLh1  
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。 cmU>A721  
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 K_!:oe7%  
}<*KM)%  
tf[)| /M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 3Vak C  
  /* --------------------------------------------- */ i4XiwjCHN  
vector < int *> vp( 10 ); {faIyKtW  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);  M+:9U&>  
/* --------------------------------------------- */ )ybF@emc  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ~R50-O  
/* --------------------------------------------- */ z\woTL6D]  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); {Byh:-e<  
  /* --------------------------------------------- */ 6RDy2JAOP  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); yT~x7,  
/* --------------------------------------------- */ BfD&e`KI  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); \NKQ:F1  
dcyHp>\)|  
%.onO0})  
7+qKA1t^  
看了之后,我们可以思考一些问题: ''3I0X*!  
1._1, _2是什么? q%dbx:y#  
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。 ?0?3yD-!9  
2._1 = 1是在做什么? [1O{yPV3s  
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。 A~ _2"  
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。 *N"CV={No  
n=|% H'U  
C7DwA/$D  
三. 动工 .8T0OQ4  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ]'-y-kqY  
n7yp6 Db  
-:OJX#j  
FZLx.3k4  
template < typename T > E%W w)P  
class assignment p<,`l)o}~  
  { +_+j"BT  
T value; JYv<QsD  
public : PTqia!  
assignment( const T & v) : value(v) {} _ElG&hyp  
template < typename T2 > `!AI:c*3p1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } DuIXv7"[  
} ;  WjCxTBI  
A7|L|+ ?  
"F6gV;{Bt  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 /bPs0>5  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment KSHq0A6/q%  
S4'<kF0z  
*[|+5LVn  
9C0#K\  
  class holder 1:>F{g  
  { +C[g>c}d  
public : 1ANb=X|hig  
template < typename T > b6p'%;Y/  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const , 2xv  
  { N"suR}9%  
  return assignment < T > (t); '2ZvK  
} j4+Px%sW  
} ; JodD6 ;P  
Ks@c wY  
1<5Ug8q  
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: H Ix%c5^  
~_c1h@  
  static holder _1; n.z,-H17  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 '+27_j  
${eV3LSC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Q WEE%}\3}  
而不用手动写一个函数对象。 Ak8Y?#"wz  
\4^rb?B  
(<8}un  
c?u*,d) G  
四. 问题分析 RS l*u[fB  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 M.r7^9P  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 B?- poB&  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 - l^3>!MAM  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 6bLn8UT  
下面我们可以对这几个问题进行分析。  qLP/z  
k ~ByICE  
五. 问题1:一致性 N5h9){Mx  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| z|X6\8f  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 cD}]4  
H-U_  
struct holder X2rKH$<g  
  { ] _5b   
  // 3 yy5 l!fv  
  template < typename T > D79:L:  
T &   operator ()( const T & r) const "WUS?Q  
  { G\TO ]c  
  return (T & )r; %^vT7c>  
} 6a9$VGInU  
} ; v8j3 K   
TlRc8r|  
这样的话assignment也必须相应改动: ^|]Dg &N.  
?s3S$Ih  
template < typename Left, typename Right > (Bd'Pj]:  
class assignment K +3=gBU*w  
  { Dfa3&# #{  
Left l; \7"|'fz  
Right r; oPM*VTMA  
public : 13`Mt1R  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} G{E`5KIvm  
template < typename T2 > Zd-6_,r  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 2wHbhW[  
} ; y& 1@d+Lf  
?1a9k@[t  
同时,holder的operator=也需要改动: ne/JC(  
F_jHi0A  
template < typename T > \m G Y'0  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const $2L6:&.P,  
  { dK4rrO  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Z>Mv$F"p:  
} 2R.L LE  
_Uq' N0U  
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。 <.B+&3')  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 $[n:IDa*@1  
T?t/[iuHrj  
return l(rhs) = r; .8Bo5)q$a-  
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。 Zrr)<'!i  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: p2{7+m  
MA6 Vy  
template < typename Tp > ;ryNfP%  
class constant_t gtZmBe=  
  { Qop,~yK  
  const Tp t; ABX%oZ7[|o  
public : J5I@*f)l  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} yy7(')wKO  
template < typename T > kzDN(_<1  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ;54NQB3L  
  { %BP>,E/w  
  return t; k[;)/LfhS  
} <\u3p3"[4  
} ; IrqM_OjC  
oDz|%N2s|  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 E)gD"^rex  
下面就可以修改holder的operator=了 R=lw}jH[Z  
7MLLx#U  
template < typename T > '#V@a  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const _>R aw  
  { 89g a+#7  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); JfIXv  
} MK=oGzK  
0lg$zi x(  
同时也要修改assignment的operator() H.@$#D  
~\jP+[>M'  
template < typename T2 > V0>X2&.A  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } >8>!wi9U  
现在代码看起来就很一致了。 ,=P&{38\q  
=GPXuo  
六. 问题2:链式操作 Nc7"`!;-   
现在让我们来看看如何处理链式操作。 |Ev|A9J!  
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。 d8wVhZKI"  
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。 &aLTy&8Fv  
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。 qTr P@F4`g  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct J* *(7d  
~v.mbh  
template < typename T > vSH,fS-n  
struct result_1 Q'/sP 5Pj  
  { d +D~NA[M  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; oLT#'42+H  
} ; t]$n~!  
usB*Wn8  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: h*k V@Dc  
oS fr5 i  
template < typename T > c\{N:S>  
struct   ref ` kT\V'  
  { )8@-  
typedef T & reference; I'4(Ibl+  
} ; u ]e-IYH  
template < typename T > &Q883A J  
struct   ref < T &> w\bwa!3Y  
  { Jr2yn{s=S  
typedef T & reference; ^v'kEsE^*  
} ; -G~]e6:zD  
|Ns4^2  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: wtTy(j,9  
.h-mFcjy  
template < typename T > d m8t ~38  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ^l!SIu  
  {   3%kUj  
  return l(t) = r(t); 4>*=q*<V5E  
} .| 4P :r  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 4v\HaOk  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 9Da{|FyrD  
gyw=1q+  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 |LZ;2 i  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: bC `<A  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 z1mB Hz6  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 A@}5'LzL  
最后的布局是: J\L'HIs  
                Add Vp/XVyL}R  
              /   \ i%K6<1R;y{  
            Divide   5 3^7+fxYWo  
            /   \ vB8$Qx\J  
          _1     3 ,|A^ <R`  
似乎一切都解决了?不。 SGWb*grt  
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。 ]<;7ZNG"Y5  
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。 _z@/~M(  
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: NfV|c~?d  
v-}f P  
template < typename Right > d@R7b^#g  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const E(~7NRRm  
Right & rt) const 4&mY-N7A  
  { 3Z XAAV  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); LZV-E=`  
} r1L@p[>  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 gNB+e5[; 2  
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。 8z`ZHn3=  
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。 qUJ"* )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。 ;g0Q_F@;p  
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。 Q,3kaR@O  
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? |?T=4~b  
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: 2{79,Js0  
fDy*dp4z  
template < class Action > D S U`(`  
class picker : public Action & FhJ%JK  
  { "iSY;y o  
public : ^ Ps!  
picker( const Action & act) : Action(act) {} FK^xZ?G  
  // all the operator overloaded FRQ.ix2  
} ; ${Un#]g  
xt^1,V4Ei~  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 }Va((X w  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: <?.eU<+O`S  
& kC  
template < typename Right > Tb i?AJa}  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const YV.' L  
  { *yhA8fJ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Z@zo~*o  
} )'+[,z ;s  
2;v:Z^&  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > xX<f4H\'  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 "\o#YC  
w6vbYPCN  
template < typename T >   struct picker_maker KuJ)alD;1  
  { }4C_r'd6  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 1-y8Hy_a2  
} ; 6>]_H(z7  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > <2pp6je\0s  
  { ?X|)0o  
typedef picker < T > result; ;M~,S^U  
} ; cY5&1Shb~  
05wkUo:9  
下面总的结构就有了: v@\S$qU2  
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。 `etw[#~N  
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。 |vs5N2_  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 vb>F)X?b_  
至此链式操作完美实现。 Ae>+Fcv  
poQ_r <I  
^#R`Uptib  
七. 问题3 +f/ I>9G  
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。 b}qfOgd5  
IBa0O|*6  
template < typename T1, typename T2 > MLd; UHU  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \IL)~5d  
  { |4@cX<d.  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); _Raf7W  
} ;%n'k  
p<L7qwOii  
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: B?j t?  
/|v4]t-  
template < typename T1, typename T2 > H:DR?'yW  
struct result_2 [%K6-\S  
  { 'yiv.<4  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 0|AgmW_7 .  
} ; yJ?=##  
PysDDU}v  
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? yQhO-jT  
这个差事就留给了holder自己。 $ar^U  
    +R*DE5dz  
dj0%?g>  
template < int Order > 9`f@"%h  
class holder; $FPq8$V  
template <> (.#nl}fA  
class holder < 1 > 2^'Ec:|f  
  { Tt: (l/1  
public : 2;Z 0pPR&  
template < typename T > r?DCR\Jq  
  struct result_1 'l'3&.{Yfk  
  { :ts3_-cr  
  typedef T & result; A+l(ew5Lw$  
} ; T,!EL +o4  
template < typename T1, typename T2 > %"{P?V<-V  
  struct result_2 mqZK1<r  
  { hV@ N -u^  
  typedef T1 & result; ZUI6VM  
} ; ZxtO.U2  
template < typename T > v< P0f"GH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const a"@f< wU~  
  { N:lE{IvRJ  
  return (T & )r; ,V1"Typ#<  
} _<Ak M"  
template < typename T1, typename T2 > b+~_/;Y9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Z^'~iU-?  
  { T";evM66  
  return (T1 & )r1; sK#) k\w>  
} ST{Vi';}  
} ; Fip 5vrD  
]Za[]E8MD  
template <> 3jZGO9ttnS  
class holder < 2 > WWp MuB_G  
  { [63\2{_^v  
public : (utP@d^  
template < typename T > 1{N+B#*<[X  
  struct result_1 v? ."`,e  
  { LzL)qdL  
  typedef T & result; \ ITd\)F%N  
} ; EK# 11@0%  
template < typename T1, typename T2 > 1@Jp3wW  
  struct result_2 1 *' /B  
  { -*7i:mg  
  typedef T2 & result; K+)3 LR^  
} ; nT?+^Ruc  
template < typename T > #e@NV4q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ''auu4vF  
  { vb^fx$V  
  return (T & )r; 9D14/9*(dU  
} },d^y:m  
template < typename T1, typename T2 > )p>Cf_[.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \:+\H0Bz  
  { ;i[JCNiS\  
  return (T2 & )r2; lo!pslqsn  
} ^'=[+  
} ; X| \`\[  
[2,D]e  
2,:{ 5]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> >。 8=$XhC  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: |m KohV qr  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ZV--d'YiEm  
3: GwX4yW  
return l(i, j) = r(i, j); C<=rnIf'  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) a]*{!V{$i  
"m{i`<,  
  return ( int & )i; D9TjjA|zS  
  return ( int & )j; >/74u/&  
最后执行i = j; F^/KD<cgK  
可见,参数被正确的选择了。 +\ftSm>  
c1E{J <pZ  
d:hnb)I$*  
bVz<8b6h'-  
%l8!p'a  
八. 中期总结 Vz0(D  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: qR aPh:Q'  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 hrnE5=iY  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 cO]w*Hti  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor >TglX t+  
K&&T:'=/  
Qw5-/p=t  
J;~YD$  
1n<4yfJ  
T;3qE1c  
九. 简化 8?8V;   
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。 +EjXoW7V  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 )PvnB=wy  
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: 7 q!==P=  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 $(gL#"T  
  +-*/&|^等 8Tg1 >q<  
2. 返回引用。  K!ILO  
  =,各种复合赋值等 L{VnsY V  
3. 返回固定类型。 4L:O0Ggz}  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ~ S<aIk0l  
4. 原样返回。 hiibPc?I  
  operator, z2{y<a9;?  
5. 返回解引用的类型。 Yr"Of*VNH  
  operator*(单目) &[{sA;  
6. 返回地址。 )C"ixZ>2xQ  
  operator&(单目) $1B?@~&  
7. 下表访问返回类型。 0R? @JC  
  operator[] h!uyTgq  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Y=|p}>.}  
  operator<<和operator>> :l"B NT[/  
U"/T`f'H z  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ^[.}DNR95(  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Q>Klkd5(  
/&|p7  
template < typename Left > . q -: 3b  
struct value_return 3 1c*^ZE.  
  { lx4p Tw1  
template < typename T > EpO2%|@  
  struct result_1 ;=$;h6W0  
  { |hj!NhBe  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; f.$[?Fi  
} ; X+sKG5nS  
iJE:>qOTD5  
template < typename T1, typename T2 > { i6L/U.  
  struct result_2 N$e mS  
  { mWYrUI  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ]QHp?Ii1  
} ; LI@BB:)[  
} ; #8M?y*<I  
 :QP1!  
~}j+~  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait )EB+(c~E  
z/"*-+j  
下面我们来剥离functor中的operator() WPsfl8@D  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Bk3\NPa  
Pb;c:HeI/  
return l(t) op r(t) FS=yc.Q_  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) xi{ r-D8Z  
return op l(t) `B"sy8}x  
return op l(t1, t2) z H-a%$5  
return l(t) op 'WhJ}Uo\  
return l(t1, t2) op $365VTh"  
return l(t)[r(t)] Q<u?BA/  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] :8eI_X  
?R)dx uj  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: #S9J9k  
单目: return f(l(t), r(t)); y>w;'QR&a  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); &~+QPnI>Pm  
双目: return f(l(t)); VO eVS&}  
return f(l(t1, t2)); \8$~ i  
下面就是f的实现,以operator/为例 ;PC!  
"P#1=  
struct meta_divide Dfzj/spFV  
  { XX /s@C  
template < typename T1, typename T2 > :,JjN&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) B VeMV4  
  { `dcz9 *  
  return t1 / t2; }R 16WY_'  
} ;6``t+]q   
} ; Z6${nUX  
kd!?N  
这个工作可以让宏来做: @k h<b<a4  
4 j=K3m  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ JqMF9|{H  
template < typename T1, typename T2 > \ 6Jq[]l"v  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; u$^tRz9  
以后可以直接用 WN=0s  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 0D2I)E72o  
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 Dh8'og)7  
(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。。。) siI%6Gn;  
`WXlq#:K  
h-1?c\Qq:  
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 BZ:tVfg.  
I[k"I(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1Zn8CmE V  
class unary_op : public Rettype Q*T 'tkp  
  { <skqq+  
    Left l; ;x\oY6:  
public : gep#o$P  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Sp X;nH-D  
aA#79LS  
template < typename T > S j~SG  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tjFX(;^[  
      { V>T?'GbS  
      return FuncType::execute(l(t)); k2v:F  
    } :1UMA@HP  
8lpAe0p(Z  
    template < typename T1, typename T2 > ;_"|#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?nW>' z  
      { %\<b{x# G  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); kd^H}k  
    } B ktRA  
} ; SdYf^@%}F  
]7Vg9&1`  
;9OhK71}  
同样还可以申明一个binary_op TC/c5:)]  
A_9^S!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )  FR7t  
class binary_op : public Rettype ]w6Q?%'9  
  { -sQ[f18  
    Left l; *"w hup[  
Right r; 4l  ZK@3  
public : 0i_:J  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} klJ21j0Bb2  
;B=aK"\  
template < typename T > ia'z9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q"qI'*Kgt  
      {  viAAb  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); l{Df{1b.  
    } L_!ShE  
oVy{~D=  
    template < typename T1, typename T2 > FoK2h!_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _F%`7j  
      { 4c< s"2F  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); #3qeRl  
    } nFn!6,>E  
} ; \_1a#|97e  
WSHPh hM  
nf /*n  
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 p?Azn>qBa  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 lNL=Yu2p_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) EB*sd S  
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。 !G;u )7'v  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! g.Xk6"kO  
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。。。 jCJcVO>OZ  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 /J#(8p  
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) \A[l(aB  
下面是修改过的unary_op kCTf>sJe  
tNT Sy =  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > YGyv)\  
class unary_op GkJcd;  
  { 3^y(@XFt  
Left l; T-%=tY+-  
  Eu?z!  
public : tVn?cS  
6^Wep- $  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} &|>~7(  
g5B TZZ  
template < typename T > SQ>i:D;  
  struct result_1 SL4?E<Jb  
  { qG6s.TcG  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; sP(+Z^/  
} ; 5Ml=<^  
`} PYltW  
template < typename T1, typename T2 > 7s(tAbPdB  
  struct result_2 92DM1~ *  
  { ss)x fG  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; f4f2xe7\Q  
} ; S!b18|o"  
s/D)X=P1  
template < typename T1, typename T2 > .hat!Tt9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "@UQSf,  
  { vamZKm~p  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); A"V mxP  
} >7>I1  
AYbO~_a\N  
template < typename T > <>3)S`C`p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Nwi|>'\C  
  { yn62NyK  
  return OpClass::execute(lt(t)); lgOAc,  
} _>- D*l  
(9'^T.J  
} ; 7{|QkTgC  
V"4Z9Qg}  
E8# >k  
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 ;Q;j@yx  
好啦,现在才真正完美了。 j!u)V1,  
现在在picker里面就可以这么添加了: 9-ozrw8t  
bU! v  
template < typename Right > cl~Yx 4  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const n"(!v7YNp  
  { mOE *[S)  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 3"y 6|e/5  
} ! xCo{U=  
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。 UD.b b  
x)::^'74  
g@`i7qN  
c5YPV"X  
Q7s@,c!m_  
十. bind V_+&Y$msi~  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 u7!9H<{>P  
先来分析一下一段例子 cSb;a\el$  
ywa*?3?c  
Kw -SOFE  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 4yl{:!la  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 i>F=XE  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 {OU|'  
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。 {a7~P0$  
我们来写个简单的。 x e`^)2z  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: vi,hWz8WB  
对于函数对象类的版本: YlHP:ZW-cu  
WK>F0xMs1  
template < typename Func > A lU^ ,X  
struct functor_trait iod%YjZu  
  { ||$&o!;/L  
typedef typename Func::result_type result_type; %**f`L%jN  
} ; O`5,L[i1y  
对于无参数函数的版本: Gt`7i(  
*M.xVUPr  
template < typename Ret > (eN7s_  
struct functor_trait < Ret ( * )() > j6rNt|  
  { ";K w?  
typedef Ret result_type; >fPo_@O  
} ; S#/%#k103  
对于单参数函数的版本: *pKTJP  
}47h0 i  
template < typename Ret, typename V1 > ++0)KSvw  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > %M(RV_R+6  
  { c3vb~l)  
typedef Ret result_type; #oUNF0L@6  
} ; VeoG[Jl  
对于双参数函数的版本: zCx4DN`  
f9De!"*&  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > l:85 _E  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > /(N/DMl[  
  { ]{>AU^=U  
typedef Ret result_type; 7{;it uqX  
} ; ?"B] "%M&  
等等。。。 ,lyW'<~gA  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy xA] L0h]  
]?Ef0?44  
template < typename Func > Ni,nQ;9  
struct func_return uDF;_bli)H  
  { Fhoyji4  
template < typename T > OZ[YB  
  struct result_1 UiFH*HT  
  { V`V\/s gj  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )pnyVTKt  
} ; +&EXTZ@o  
FfoOJzf~o  
template < typename T1, typename T2 > gAqK)@8-  
  struct result_2 ?e7]U*jEU  
  { a)qan  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ks '>?Dw  
} ; (Fv tL*  
} ; "W|A^@r}  
wVf~FssN  
d$dy6{/YD  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ahB qYA K9  
V$^jlWdR  
template < typename Func, typename aPicker > {28|LwmL  
class binder_1 $XBK_ 5  
  { zG!nqSDG  
Func fn; dAo;y.3  
aPicker pk; {zdMmpQF  
public : 8%?y)K^ D  
K1B9t{T  
template < typename T > MmuT~d/  
  struct result_1 kB\{1;  
  { E~'mxx~i  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; &p0e)o~Ux  
} ; &d#R'Z  
8.E"[QktZ  
template < typename T1, typename T2 > gYpMwC{*d  
  struct result_2 Ui{%q @  
  { v3tJtb^'!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7N.b-}$(  
} ; >DqF>w.1  
'M90Yia  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ?$r`T]>`2  
0XHQ 5+"8  
template < typename T > =YO ]m<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j0jl$^  
  { q'2vE;z Kb  
  return fn(pk(t)); EE/mxN(<  
} 3a/n/_D  
template < typename T1, typename T2 > Y.tx$%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4w4B\Na>l  
  { ,Kit@`P%  
  return fn(pk(t1, t2)); 8`Ya7c>  
} eim+oms  
} ; my=f}%k=  
RaZ>.5 D  
92+8zX  
一目了然不是么? c\bL_  
最后实现bind {pzj@b 1S  
0c_xPBbB+  
I`>U#x*  
template < typename Func, typename aPicker > JTlk[ c  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) IgT`on3Y  
  { &4#Zi.]  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); [,%=\%5  
} l6viP}R  
8xpplo8  
2个以上参数的bind可以同理实现。 xNP_>Qa~  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 "tK%]c d-  
:FyF:=  
十一. phoenix ~6vz2DuB=  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: >yIJ8IDF  
xo:kT)  
for_each(v.begin(), v.end(), hy;VvAH 5  
( IRdt:B|@  
do_ jvT'N@  
[ V5|ANt  
  cout << _1 <<   " , " [U\?+@E*  
] |s|}u`(@9  
.while_( -- _1), 98m|&7  
cout << var( " \n " ) =;}W)V|X)S  
) |(7}0]BP0  
); xQy,1f3s+  
tAX* CMW  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ngY%T5-  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor / )0hsQs  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 &W `xZyb3  
那么我们就照着这个思路来实现吧: R>Ra~ b  
n|`3d~9$&  
n ]ikc|  
template < typename Cond, typename Actor > XtF m5\U  
class do_while GK?ual1  
  { HpwMm^  
Cond cd; V\V /2u5-  
Actor act; [ oWkd_dK  
public : Bqx5N"  
template < typename T > GQ_KYS{  
  struct result_1 MvVpp;bd  
  { AeJ ;g  
  typedef int result_type; voWH.[n^_  
} ; Vej$|nF  
QFh1sb)]d)  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} O*yxOb*  
M5xJ_yjG  
template < typename T > Qm%F]nyy  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `-NK:;^  
  { GW2\YU^{  
  do yMs!6c*  
    { S0$^|/Sr  
  act(t); N2r zHK  
  } AerU`^  
  while (cd(t)); Ebg8qDE  
  return   0 ; 5/H,UL  
} +2uSMr  
} ; xn8K OwX%  
jU,Xlgz(A  
=8^+M1I  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). OLw]BJXYaE  
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。 xm'9n?  
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。 @sXFu[!U  
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。 _1" ecaA  
下面就是产生这个functor的类: 9hp&HL)BOa  
yTm \O UD  
 U 'jt'(  
template < typename Actor > .RQra+up  
class do_while_actor TS<d?:  
  { /-=fWtA  
Actor act; lFBdiIw  
public : A q i:h]x  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} m 0HK1'  
.hTqZvDa  
template < typename Cond > Q=~"xB8  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; p6M9uu  
} ; WhPP4 #  
tRjv  -  
] 5Cr$%H=  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ,5DJ54B!  
最后,是那个do_ b|#=kPVgL}  
5'%I4@Qn+  
K`*GZ+b|`  
class do_while_invoker r924!zdbR  
  { %L|fTndKH  
public : H R>Y?B{  
template < typename Actor > p8Vqy-:  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const OvfluFu7  
  { F!z0N&#  
  return do_while_actor < Actor > (act); .ZXoRT  
} 1$E(8"l  
} do_; vEv kC  
3i^X9[.  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? F%>$WN#2  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。  C=D*  
最后来说说怎么处理break和continue 1ni+)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。 XcR=4q|7  
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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