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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda N3_rqRd^  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 -2{NIF^H  
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, l"I G;qO.  
yXuF<+CJ  
, ;'y <GA  
eQiK\iDS  
  class filler $50/wb6s  
  { Gk!06   
public : $P9'"a)Lm  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} yX^/Oc@j  
} ; Au-_6dT  
@Kx@ 2#~b  
s/;iZiWK  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: lWVvAoe  
X9J&OQ  
c v .R`)l  
*A2D}X3s  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); (1t b  
w^_[(9 `  
b5-WK;  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 -^Pn4y]A)  
VZ#@7t  
%Sgdhgk1  
tX<. Ud  
二. 战前分析 2MV!@rx  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 XLog+F$`  
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 %^5|3l3y  
;;A8TcE '  
4iXB`@k  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :`pgdn  
  /* --------------------------------------------- */ 0[f8Gb3  
vector < int *> vp( 10 ); _a~uIGN  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); =54"9*  
/* --------------------------------------------- */ $.7Ov|  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 1>KZ1Kf  
/* --------------------------------------------- */ ODggGB`H`  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 0u3"$o'R  
  /* --------------------------------------------- */ 0q@U>#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ^}F@*A;o  
/* --------------------------------------------- */ c" |4'#S  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 1<Z~Gw4  
U_X/  
w7(jSPB  
1x"S^j   
看了之后,我们可以思考一些问题: lY.{v]i }  
1._1, _2是什么? (jV_L 1D  
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。 "@!B"'xg  
2._1 = 1是在做什么? o 0-3[W'x<  
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。 Cwb }$=p'  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 )kBN]>&R  
i^i^g5l!  
-Um|:[*I  
三. 动工 ^lt;K{  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: <b5J"i&m  
4v=NmO }  
\Y>!vh X  
-W#-m'Lvu  
template < typename T > 'Q^P#<<  
class assignment l2AAEB_C.  
  { e=8z,.Xk  
T value; 8 [z<gxP`?  
public : K}r@O"6*\  
assignment( const T & v) : value(v) {} |i}5vT78  
template < typename T2 > /]_a\x5Ss  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ;RmL'  
} ; rA">< pH  
qoifzEc`U  
ug|'}\LY  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 }'"4q  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment #dd-rooQuD  
C6!P8qX  
B!;qz[]I  
AP2BND9  
  class holder FL,av>mV  
  { 0Rme}&$  
public : uoryxKRjc~  
template < typename T > ?HsQ417.H  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ]]InD N  
  { 7AOjlC9R}  
  return assignment < T > (t); XDot3)2`  
} "!fvEE  
} ; Qd{h3K^hlu  
A#WvN>  
SEL7,8 Hm  
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: bnm3 cR:h"  
miq"3  
  static holder _1; gvoo1 Sa  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ThvVLK  
e%B;8)7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~&UfnO  
而不用手动写一个函数对象。 KBb{Z;%  
%+1;iuDL  
-kv'C6gB  
Me.t_)  
四. 问题分析 Xv5|j/<~p  
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。 ^T{ww=/v  
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。 =LUDg7P  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 U,Duq^l~s  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 -t5DcEAb$  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 [h3y8O  
x c[BQ|P=  
五. 问题1:一致性 P XH"%vVF  
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?| MV~-']2u  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 :'t+*{ff  
W{{{c2 .  
struct holder VkD8h+)  
  { ? eU=xO  
  // gmU0/z3&  
  template < typename T > LHS^[}x^1  
T &   operator ()( const T & r) const 6{qI  
  { xpzQ"'be  
  return (T & )r; ?puZqVu5  
} WN_i-A1G/h  
} ; 2f=7`1RCD  
Y(` # J[  
这样的话assignment也必须相应改动: V&j |St[  
UP*\p79oO  
template < typename Left, typename Right > nj@l5[  
class assignment +dt b~M  
  { On^jHqLaE  
Left l; }'FNGn.~#  
Right r; C8J3^ ?7E  
public : >`@c9 m  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} tR;? o,T  
template < typename T2 > z;74(5?q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } I|{A&G}|q  
} ; =,UuQJ,l  
l5}b.B^w  
同时,holder的operator=也需要改动: Rzolue 8  
9qqzCMrI0e  
template < typename T > Y?^1=9?6  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const '%D$|)  
  { +mr\AAFn  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); @`hnp:  
} @ZD/y %e  
~I+}u]J  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 q,W6wM;,E  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 *>ilT5q  
|.s#m^"  
return l(rhs) = r; HifU65"8  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 EK-Qa<[|  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: W/U_:^[-  
+Y:L4`  
template < typename Tp > d+6 by,'  
class constant_t :*{>=BD  
  { o`!7 ~n  
  const Tp t; Tt0:rQ.  
public : T.=du$  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 8olR#>  
template < typename T > }iK_7g`yKa  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const pxF<L\L?:  
  { E8:4Z$|c  
  return t; *@C4~Zo  
} N1O& fMz  
} ; s`bC?wr5h  
A(xCW+h@)  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 (4U59<ie  
下面就可以修改holder的operator=了 Ix"hl0Kh  
)ZU=`!4  
template < typename T > L 1fK  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const V?k"BU  
  { C&\vVNV;9  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); D-/aS5wM  
} OfR\8hAY  
""dX4^gtU  
同时也要修改assignment的operator() ~+y0UEtq7  
/!r#=enG7  
template < typename T2 > ) LA^j|Y}  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } h%hE$2  
现在代码看起来就很一致了。 I& `>6=)  
}x[d]fcC  
六. 问题2:链式操作 Dm3/i |Y  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 B>^5h?(lt  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 +UK".  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 )A`Zgg'L7D  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ]Tje6i F  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct gAx8r-` `  
Kp|#04]  
template < typename T > pvz*(u  
struct result_1 K|H&x"t  
  { ZU vA`   
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; m-SP#?3  
} ; u% ^Lu.l_c  
DIk\=[{2q  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: =,aWO7Pz  
5X7kZ!r  
template < typename T > O1o.^i$-M  
struct   ref :Rs% (Z  
  { JJvf!]  
typedef T & reference; s$ ONht  
} ; /12D >OK  
template < typename T > ^ ExA  
struct   ref < T &> [\hk_(}  
  { *>=vSRL0_  
typedef T & reference; ]~,V(K  
} ; mErXdb|L  
"EoC7 1  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ~urV`J  
:'OCQ.[{s  
template < typename T > J,s)Fu\j@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const =5P_xQx  
  { h_ ^,|@C "  
  return l(t) = r(t); +[ _)i9a  
} 8F$b/Z  
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。 q\qV~G`  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 #\+ TKK  
*&j)"hX  
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 kRs24 =  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: zS Yh ?NB5  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 LhZWK^!{S  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 /H)K_H#|;  
最后的布局是: ,w.`(?I/  
                Add LE_1H >  
              /   \ $*| :A  
            Divide   5 :<%q9)aPf`  
            /   \ n2bL-  
          _1     3 mm3goIi; Y  
似乎一切都解决了?不。 n6gYZd  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 {cF7h)j  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 \?,'i/c-  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: \C3ir&  
?VMj;+'tr  
template < typename Right > @<]xbWhuw  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const XpzdvR1  
Right & rt) const r)|X?   
  { &jgpeFiiC  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8#%p[TLj  
} PN{l)&K2.  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 u7u8cVF  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 l`2X'sw[/  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 v>3)^l:=Y*  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 9=&e5Oq}  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 QZBXI3%#s  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 5/Ng!bW  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: PXGS5,  
S;$@?vF  
template < class Action > 9.| +KIRb  
class picker : public Action 4C(vBKl  
  { NyD[9R?  
public : lz!F{mR  
picker( const Action & act) : Action(act) {} s-eC')w~E  
  // all the operator overloaded 0s = h*"[  
} ; 0 &U,WA  
-OpI,qyS  
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。 4#uWj ?u  
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: $Yt29AQ  
\#5t%t  
template < typename Right > 'Y+AU#1~H  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ?lv{;4BC  
  { &\][:kG;  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 07"dU  
} \5^#5_<  
9&}`.Py  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > dt Q>4C"N  
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。 \4wM8j  
m",wjoZe*  
template < typename T >   struct picker_maker g$~3@zD  
  { WYTeu "  
typedef picker < constant_t < T >   > result; { p {a0*$5  
} ; Q>nq~#3?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ZVpMR0!  
  { UYH;15s  
typedef picker < T > result; >Fm}s,  
} ; ]RmQ*F-  
Nt#zr]Fz  
下面总的结构就有了: yy4QY%  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 }N5>^y  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 wKhuUZj{  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 4KE"r F  
至此链式操作完美实现。 SU"-%}~O#,  
R2Fh WiL  
[7?K9r\#  
七. 问题3 buGW+TrWY  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 3%m2$\  
w[z^B&  
template < typename T1, typename T2 > p5^,3&  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h&J6  
  { fGJPZe  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); k oo`JHC  
} 3ik  
.ag4i;hS8  
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: i8I%}8  
;HM& ":7  
template < typename T1, typename T2 > ~#iRh6 ^98  
struct result_2 KzZ! CB\  
  { KotJ,s]B  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ^~(vP:  
} ; K1Nhz'^=D  
.]%PnJM9K  
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? w4pU^&O  
这个差事就留给了holder自己。 I!.o& dk  
    & |u  
7]Y Le+Ds  
template < int Order > } ab@Nd$  
class holder; PygT_-3z{  
template <> y]9 3z!#Z  
class holder < 1 > m/n_e g  
  { dg 0`0k  
public : `pzp(\lc  
template < typename T > e0"R7a  
  struct result_1 ,St#/tu  
  { b9[;qqq@'  
  typedef T & result; qSj2=dlW  
} ; _*6nTSL  
template < typename T1, typename T2 > fi+u!Y*3Z  
  struct result_2 ZAzn-n  
  { T F&xiL^  
  typedef T1 & result;  vrdlI^  
} ; @HJ&"72$<  
template < typename T > =6imrRaaV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $x 6Rmd{  
  { 9_[TYzpB!  
  return (T & )r; }6.R.*Imz  
} X>2_G ol!  
template < typename T1, typename T2 > T5NO}bz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0 V*Di2  
  { ~WU _u,:  
  return (T1 & )r1; U?JZ23>bbw  
} ,Cj1S7GFR  
} ; /K2VSj3\  
[wP;g'F  
template <> w"$CV@AJ  
class holder < 2 > R6] /g  
  { ,xB&{ J  
public : d7qY(!&  
template < typename T > ,K .P,z~*  
  struct result_1 n(,b$_JK7  
  { V0z.w:-  
  typedef T & result; G>&=rmK"  
} ; pj&vnX6O^  
template < typename T1, typename T2 > k_#ra7zP  
  struct result_2 fLL_{o0T  
  { {<iIL3\mC  
  typedef T2 & result; :j9{n ,F  
} ; [Rw0']i`4  
template < typename T >  Ek(. ["  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const FGu:8`c9  
  { VdQ}G!d  
  return (T & )r; !p4w 8  
} $[5ihV$u  
template < typename T1, typename T2 > y7dnXO!g9-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2 ]5dSXD  
  { 5#s?rA%u  
  return (T2 & )r2; f:\jPkf'  
} &Qy_= -]  
} ; Ji4c8*&Jpc  
z+FhWze  
~T>_}Q[M2p  
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> >。 r^-3( 77n  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: q.FgX  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 0e9W>J9  
1w'iD X  
return l(i, j) = r(i, j); 16)@<7b]J  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) zg2A$Fd[j  
vE7L> 7  
  return ( int & )i; BbUZ,X*Y  
  return ( int & )j; F=yrqRS=  
最后执行i = j; *DObtS_ 6  
可见,参数被正确的选择了。 P!'Sx;C^f  
23@e?A=C  
KB <n-'  
HS.3PE0^C  
LF* 7;a  
八. 中期总结 Kf2*|ZHj  
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: dQ@ e+u5  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ~ z*  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 >3s9vdUp4h  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor cW;to Q!P  
/=>z|?z3  
x:b 0G  
KG)7hja<6g  
UOSa`TZbZ  
t Krr5SRb  
九. 简化 )VQ:L:1t(  
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。 Ox.&tW%@  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 [[P?T^KT  
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: yZ)GP!cM4c  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 `YAqR?Xj_<  
  +-*/&|^等 %50}oD@  
2. 返回引用。 P}N%**>`  
  =,各种复合赋值等 }legh:/*?O  
3. 返回固定类型。 > n Y<J  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 9"1 0:\U  
4. 原样返回。 _ $PZID  
  operator, dN\Byl(6  
5. 返回解引用的类型。 db`xlvrCY  
  operator*(单目) Mz# &"WjF  
6. 返回地址。 |lOxRUf~  
  operator&(单目) g* F?  
7. 下表访问返回类型。 Fx 2 KRxk  
  operator[] CdlE"Ye  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 "{105&c\  
  operator<<和operator>> ~Tq `c  
>Jt,TMMlt  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 6|wi Zw  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: /1ooOq]  
>'wl)j$  
template < typename Left > trnjOm  
struct value_return 8<t6_* f  
  { Pe8W Br;`  
template < typename T > z kQV$n{  
  struct result_1 )Q9m,/F  
  { DvHcT] l>5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ^;@q^b)ZP  
} ; m]} E0  
Or= [2@Wg  
template < typename T1, typename T2 > \~d|MP}"F:  
  struct result_2 @'j=oTT  
  { ` `j..v,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; D% } ?l  
} ; s$css{(ek  
} ; kLQPa[u4  
:TJv<NZi'  
H!Z=}>TN  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait W76K/A<h>  
)(~4fA5j)  
下面我们来剥离functor中的operator() K)~ m{  
首先operator里面的代码全是下面的形式: vBx*bZ  
Ke '?  
return l(t) op r(t) rCi7q]_  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) [H)NkR;I  
return op l(t) $'*@g1v Y  
return op l(t1, t2) i<&*f}='  
return l(t) op 7YsBwo  
return l(t1, t2) op >Lp^QP1gU  
return l(t)[r(t)] %l%5Q;t  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] -hj@^Auf  
#Mw|h^ Wm  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: \c3zK|^  
单目: return f(l(t), r(t)); ^ }Rqe  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); A|1 TE$  
双目: return f(l(t)); } NW^?37  
return f(l(t1, t2)); NH$%g\GPs  
下面就是f的实现,以operator/为例 <h:>:%#k  
_+YCwg  
struct meta_divide 0gO<]]M?  
  { 6Ae<W7  
template < typename T1, typename T2 > eBX#^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) (iM"ug2  
  { g^@ Kx5O\  
  return t1 / t2; #3vq+mcn  
} j9Ptd$Uj  
} ; ,L%\{bp5  
S453oG"  
这个工作可以让宏来做: l?v`kAMR  
&cztUM(  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ,}2yxo;i  
template < typename T1, typename T2 > \ H$TYp  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 0KO_bF#EB=  
以后可以直接用 *c4uCI:0t  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) lMz5))Rr  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 La9v97H:  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 8aZuI|z  
i <0H W  
__r]@hY   
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 |&B.YLx  
\9;u.&$mNB  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )k@W 6N  
class unary_op : public Rettype /Y@^B,6 \  
  { yep`~``_  
    Left l; DqyJ]}|  
public : )j(13faW|  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} g3Q]W(F%$  
X{zg-k(@  
template < typename T > (e sTb,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9 X}F{!p~1  
      { 6}wXNTd  
      return FuncType::execute(l(t)); H~E(~fl  
    } sKYb&2 wJ  
CAyV#7[0  
    template < typename T1, typename T2 > EM]~yn!+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S'M=P_-7  
      { !c-Ie~GIT  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); D|m6gP;P  
    } hV|pH)Nu{  
} ; WqP>cl2Lm  
Y)^qF)v,d  
RNGTSz  
同样还可以申明一个binary_op XzI c<81Z  
rB|Mp!g%@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > meunAEe  
class binary_op : public Rettype tz0@csXV  
  { 'WK}T)o  
    Left l; Qb}7lm{r  
Right r; %"^$$$6%  
public : {|?OKCG{  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~ l"70\&  
Cc*"cQe  
template < typename T > i0DYdUj  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wjh[}rTV*  
      { Nw ;BhBt  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); fD+'{ivN4  
    } csE 9Ns  
7NC"}JB&  
    template < typename T1, typename T2 > .|Y2'TWQ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'W>Bz,M6yo  
      { 6*,'A|t?y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); amq]&.M  
    } & V :q}Q  
} ; wHm{4  
(\m4o   
jv7-i'I@  
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 bK;I:JK3  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ^|y6oj  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) eq.K77El{J  
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[jwl'  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! N),bhYS]  
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。。。 hR,VE'A  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 N %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) f!hQ"1[  
下面是修改过的unary_op Sx)b~*  
$3>k/*=  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ,JIjAm*2  
class unary_op {a`t1oX(  
  { Jj+|>(P  
Left l; >Ia{ZbQV  
  H~%HTl  
public : &ywAzGV{s  
Nq'Cuwsp  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} j<H`<S  
lx*"Pj9hho  
template < typename T > ~_ss[\N  
  struct result_1 USfpCRj9  
  { @igGfYy  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; [of{~  
} ; \Z9+U:n  
hZ NS$  
template < typename T1, typename T2 > 7=C$*)x  
  struct result_2 B:S/ ?v  
  { [1Pw2MC<  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; OAPR wOQ^=  
} ; (sLFJ a6e  
r&sm&4)p-5  
template < typename T1, typename T2 > WLGk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M{I8b<hY  
  { ipU,.@~#  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); SA_5..  
} )RA$E`!b  
QX}O{LQR  
template < typename T > v0euvs  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x'Pp!  
  { eh_ {-  
  return OpClass::execute(lt(t)); -JOtvJIQI  
} ,] HH%/h  
DM"nxTVre  
} ; >zcR ?PPs  
{n9]ej^  
SXX6EIJr|  
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 LWgYGXWT"  
好啦,现在才真正完美了。 mU.(aL HW  
现在在picker里面就可以这么添加了: \| qr&(PG  
J.'}R2gT1  
template < typename Right > dw{L,u`68  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const t\44 Pu%  
  { ',GWH:B  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Z)E[Bv=  
} 6 ,jp-`  
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,AZMjlF  
oE:9}]N_  
[ySO  
N&g9z{m7  
9x;CJhX  
十. bind IG@.WsM_  
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。 7A0D[?^xe  
先来分析一下一段例子 m(Ghe2T:  
#B7_5y^  
lx9tUTaus/  
int foo( int x, int y) { return x - y;} _  dFZR  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 o&45y&  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 =#)Zm?[;  
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。 t\LAotTF/  
我们来写个简单的。 rPaUDR4U  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: s))L^|6  
对于函数对象类的版本: Jlgo@?Lc  
I4]|r k9  
template < typename Func > cHN eiOF  
struct functor_trait >C,=elM  
  { QC@nRy8%  
typedef typename Func::result_type result_type; hAx#5@*5  
} ; 3^p<Wx  
对于无参数函数的版本: /C)mx#h]  
,<iJ#$: Sx  
template < typename Ret > !YD~o/t@|  
struct functor_trait < Ret ( * )() > &"!s+_  
  { =TImx.D:  
typedef Ret result_type; tXj28sh$  
} ; v:otR%yt  
对于单参数函数的版本: 72rnMHq  
xj 6ht/qq  
template < typename Ret, typename V1 > 'iy &%?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > c_$9z>$  
  { gG"W~O)yv  
typedef Ret result_type; E-Z6qZ^  
} ; D)C^'/8q  
对于双参数函数的版本: &8VB{S>r  
JkT , i_  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > VQSwRL3B=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > [I/f(GK  
  { 4`Com~`6"  
typedef Ret result_type; @C[]o.r  
} ; Y1 e>P  
等等。。。 !uaV6K  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 6ww4ZH?j  
aLr\Uq,83  
template < typename Func > m1,?rqeb  
struct func_return 1J$sIY,Ou  
  { aXi5~,Ks_  
template < typename T > 7R9S%  
  struct result_1 s^5KFK1  
  { 5?-cP?|.9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }bj dK  
} ; W)WL1@!Z  
6=ukR=]v  
template < typename T1, typename T2 > y$6m|5  
  struct result_2 -]8cw#y 0A  
  { 29:1crzx~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `fw:   
} ; )b<-=VR  
} ; z [xi  
eq^<5 f  
_TF\y@hF*D  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 t;wfp>El  
X\X* -.]{  
template < typename Func, typename aPicker > jKFypIZ4  
class binder_1 x13t@b  
  { y+3< ] N  
Func fn; =`VA_xVu  
aPicker pk; fiDwa ;,  
public : W zM9{c  
C$MaJHkiF  
template < typename T > .xXe *dm%  
  struct result_1 F$TNYZ  
  { R"Ol'y{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; wNsAVUjLe  
} ; L2"fO  
1.7tXjRd+  
template < typename T1, typename T2 > T KpX]H`  
  struct result_2 \@yx;}bdI  
  { 2-G he3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  _N`:NOM  
} ; :Ny.OA  
#=)(t${7'  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} h.\V;6ly  
G8}w|'0m  
template < typename T > 5LVhq[}mP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D ff0$06Nq  
  { :W'Yt9v)  
  return fn(pk(t)); XA8{N  
} X+l &MD  
template < typename T1, typename T2 > sGx"j a +  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xyGk\= S  
  { rLMjN#`^  
  return fn(pk(t1, t2)); <DG=qP6O  
} VgfA&?4[  
} ; 5GD6%{\O  
w2B If[~t  
sflH{!;p  
一目了然不是么? 0fgt2gA33  
最后实现bind [%U(l<  
jq6BwUN  
Ap}^6_YXd  
template < typename Func, typename aPicker > fbF *C V  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) \A gPkW  
  { 0(A(Vb5J.T  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Jv  
} 0!v+ +  
I[|5 DQ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 b!W!Vvf^x  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 HCP' V  
~Yrtz   
十一. phoenix `<I+(8]Uz  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: [t^Z2a{  
7CfHL;+m<4  
for_each(v.begin(), v.end(), O`2;n.>\  
( EsA)o 5  
do_ N(<4nAE  
[ U 00}jH  
  cout << _1 <<   " , " QdaYP  
] 5mNd5IM  
.while_( -- _1), &WW|! 6  
cout << var( " \n " ) I;dc[m  
) )bc0 t]Fs  
); 'gYUyl  
|2mm@):  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 3OUZR5_$  
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 xL,;(F\^  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 n[Jpy[4g  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ,DrE4")4  
C(i1Vx<-  
O][R "5d  
template < typename Cond, typename Actor > =]r<xON%S  
class do_while STMc@MeZU_  
  { ?nOul}y/  
Cond cd; --SlxV/x  
Actor act; bYT,f.,5{  
public : }K\] M@  
template < typename T > UR')) 1n  
  struct result_1 h+o-h4X  
  { s53 Pw>f  
  typedef int result_type; h WvQh  
} ; `usX(snY  
R +H0+omj  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} <uXZ*E  
cPcp@Dp  
template < typename T > =n_r\z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #Z8=z*4  
  { o#V}l^uU=  
  do Gni<@;}  
    { #QdBI{2  
  act(t); D$|@: mW  
  } aiP.\`>}  
  while (cd(t)); 5c?1JH62o8  
  return   0 ; tuzw% =Ey  
} 0pT?qsM2  
} ; U~krv> I  
Kj| l]'  
g9 .b6}w!  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). OQt_nb#z`{  
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。 '0z-duu  
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。 Y<lJj"G  
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。 _U%a`%tU.  
下面就是产生这个functor的类: Bi7QYi/  
'8+<^%c  
^8p=g -U\  
template < typename Actor > 2l5>>yY  
class do_while_actor 0fhz7\a^_<  
  { QkJAjmB  
Actor act; fi*@m,-  
public : nCF1i2*6|"  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} LadE4:oy  
df}DJB  
template < typename Cond > nH*JR  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; R"NR-iU  
} ; 5;{Q >n  
p^u;]~J O  
&rY73qfP'  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 'C iV=&3/  
最后,是那个do_ .W[ 9G\  
hV,)u3  
~(Wq 5<v  
class do_while_invoker /"w%?Ea  
  { CmyCne   
public : |G^w2"D_Z  
template < typename Actor > Ae,P&(  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const |KF_h^  
  { )erI3?k  
  return do_while_actor < Actor > (act); QMUmPx&  
} 6\jhDP@`9  
} do_; neN #Mo'A  
V\U,PNkZQ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 1D3{\v  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 g"pjWj)?  
最后来说说怎么处理break和continue 6_KO6O7g  
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。 {9>LF  
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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