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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda QKP9*dz  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 D{l.WlA.  
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, @`_j't,  
N0qC/da1  
U/iAP W4U  
6=@n b3D%  
  class filler Uv+pdRXn  
  { I Mv^ 9T:  
public : Qs?+vk?*h  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} s?6 7@\  
} ; d#b{4zF"  
 q?^0 o\  
"pWdz}!  
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: AQiP2`?  
- 5k4vx N}  
[y{ag{  
Bs1-UI}+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); =)zq %d?i;  
n7MS{`  
c'|MC[^A  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 0}^-, Q,  
DS$ _"'g%i  
"w'YZO]>  
"yz\p,  
二. 战前分析 ROjjN W`W  
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。 :>;ps R  
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 4vX]c  
g-:)} 8d6  
kK1qFe?]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {&<}*4D  
  /* --------------------------------------------- */ k0YsAa#6V  
vector < int *> vp( 10 ); ~o%-\^oc  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); O)5PUyC:H  
/* --------------------------------------------- */ 3w9 ]@kU  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); sTA/2d  
/* --------------------------------------------- */ =3zn Ta }  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); @NH Ruk+  
  /* --------------------------------------------- */ &=?`;K  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); eB\r/B]  
/* --------------------------------------------- */ "aBd0i&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); z67=v9+7  
w7Pe< vT  
x@Y2jM  
>=`c [=:Z_  
看了之后,我们可以思考一些问题: 4bxkp3~h;  
1._1, _2是什么? Xou#38&p>  
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。 5"gRz9Ta`  
2._1 = 1是在做什么? ATzNV=2s  
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。 (En\odbvt  
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。 ~r!5d@f.6  
-+9x 0-P  
_eQ P0N  
三. 动工 a?Y1G3U'  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: i]53A0l  
vl5n%m H>^  
O7dFz)$  
cyhD%sB[D9  
template < typename T > 8@fDn(]w  
class assignment O9|'8"AF  
  {  hY1|qp  
T value; Asl H V@K  
public : >#:/ GN?  
assignment( const T & v) : value(v) {} NDOZ!`LqH  
template < typename T2 > Uo @NK  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } psZeu*/r  
} ; bF KP V%`  
jccW8g~ ~  
@ |GeR  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 jSFN/C.9h  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 46zaxcY<!  
{IMzR'PN  
0lRH Yu  
pq[mM!;#v  
  class holder w}.'Tebu  
  { [Kj:~~`T   
public : I:e2sE ":  
template < typename T > f)zg&Ib  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const qp W#!Vbx  
  { gr 5]5u  
  return assignment < T > (t); B (1,Rq[  
} <]'"e]  
} ; @ g75T`N  
N4To#Q1w  
0H3T'J%r  
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: Q@2tT&eL  
GVEWd/:X(  
  static holder _1; u!uDu,y  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 .UrYF 0  
W"kw>JEt  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); VM]IL%AN  
而不用手动写一个函数对象。 vs1Sh?O  
s3-ktZ@  
N}Ks[2  
}iSakq'  
四. 问题分析 ,w%oSlOu  
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。 z9ShP&^4[  
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。 8sIrG  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 B"PHJj  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 {% _j~  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 5(|M["KK~  
-WUYE  
五. 问题1:一致性 B/=q_.1F>  
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?| x~;EH6$5'/  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 tHtV[We.:  
vS YKe  
struct holder !/}FPM_  
  { `XxG"k\/S  
  // B~>cNj<  
  template < typename T > =YGP%}_.p{  
T &   operator ()( const T & r) const M%{?\)s  
  { g`OOVaB  
  return (T & )r; -(w~LT$ "  
} zw: C*sY  
} ; 2 1~7{#  
b%;59^4AjD  
这样的话assignment也必须相应改动: L)lQ&z?  
}[z<iij4  
template < typename Left, typename Right > v1r_Z($  
class assignment )_v\{N  
  { )@qup _M@  
Left l; *e<Eu>fW#&  
Right r; fcICFReyV  
public : W3/ 7BW`  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5)yOw|Bd  
template < typename T2 > "PyWo  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ,iVPcza  
} ; ]&:b<]K3  
5w3ZUmjO  
同时,holder的operator=也需要改动: v (ka,Dk3  
`xUG|  
template < typename T > 3%R{"Q"  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const +%wWSZ<#  
  { lKEX"KQ!  
  return assignment < holder, T > ( * this , t);  Wu!t C  
} s^>lOQ=  
N\q)LM !M  
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。 ]iDJ*!I  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 uyNJN  
D;zWksq  
return l(rhs) = r; 5!AV!A_Jp  
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。 d;~ 3P  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: z Bt`L,^  
:,kU#eZ$-  
template < typename Tp > 9&%#nN4`8  
class constant_t n}A?jOSAe  
  { xHB/]Vd-  
  const Tp t; o-~~,n\  
public : 8PBU~mr  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} r!$'!lCR  
template < typename T > 9k:W1wgH1  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const !&`}]qQZ  
  { f<89$/w  
  return t; YZGS-+  
} w(/DTQc~d  
} ; 1n'$Ji7  
# SQvXMT  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 {y-2  
下面就可以修改holder的operator=了 &xiOTkqB  
;cI#S%uvpn  
template < typename T > i-,D_   
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const /2e%s:")h  
  { BR36}iS;V  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); )C {h1 `  
} pp~3@_)b  
/ Mo d=/e  
同时也要修改assignment的operator() gF[6c`-s  
jJ a V  
template < typename T2 > R-pH Quu3  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } gg-};0P-  
现在代码看起来就很一致了。 ?MC(}dF0  
h2wN<dJCM  
六. 问题2:链式操作 JI"/N`-?;b  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 r<*O  
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"J*)P  
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。 \sK:W|yy  
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。 5vTv$2@  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct (=1q!c`  
AkrTfi4hC  
template < typename T > ZXsYn  
struct result_1 QsF4Dl   
  { dhHEE|vrz  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; M8';%  =@  
} ; G#H9g PY  
!4R>O6k   
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 74K)aA  
X JY5@I.  
template < typename T > vv+D*e&<  
struct   ref *hVb5CS  
  { BeK2;[5C  
typedef T & reference; Ge~q3"  
} ; <EMkD1e  
template < typename T > =m}TU)4.  
struct   ref < T &> ^m*3&x8  
  { ]gu1#  
typedef T & reference; 6Rcu a<;2P  
} ; ~TDzq -U)  
; XG]Q<S\  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: BhKO_wQ?:J  
L=,OZ9aA  
template < typename T > &1wpGJqm  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const qZaO&"q  
  { mD7}t  
  return l(t) = r(t); &hayR_F9  
} cd!|Ne>fe  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 .nEs:yn  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Is13:  
nv"G;W  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 p8=|5.  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: T2wv0sHlt  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 {XtoiI  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ~r<p@k=.#0  
最后的布局是: q7,^E`5EgU  
                Add 14  H'!$  
              /   \ nbGoJC:U  
            Divide   5 6xHi\L  
            /   \ :zlpfm2  
          _1     3 `(!NYx  
似乎一切都解决了?不。 j 1(T )T  
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。 _gKu8$o=-  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Z,WubX<  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: %e{(twp  
f =o4I2Y[  
template < typename Right > <Nex8fiJ9  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const pI>*u ]x  
Right & rt) const "u;YI=+  
  { I!0JG`&  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); HA!t$[_Ve  
} 0Uw ^FcW  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 xP{-19s1]  
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。 !h CS#'  
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。 UfR~%p>K  
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。  %[`a  
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。 3_W{T@T  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? K\P!a@>1  
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: ~:[!Uyp0b  
^ av6HFQ  
template < class Action > :a.0he s  
class picker : public Action $n-Af0tK  
  { 0z`/Hn  
public : mb\h^cKaq  
picker( const Action & act) : Action(act) {} txq~+'A:+  
  // all the operator overloaded G2]^F Y  
} ; /s|{by`we4  
3OP.12^  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 p0M=t-  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:  (#o t^  
!v9lk9SV  
template < typename Right > )TU<:V  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const h*Je35  
  { FXahZW~Ol  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Uoj i@  
} =g~W%})  
+tt9R_S  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @2 =z}S3O  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 \9)#l#m  
rbyY8 bX  
template < typename T >   struct picker_maker "MnSJ 2  
  { YT=eVg53  
typedef picker < constant_t < T >   > result; aMTFW_w  
} ; AW~"yI<  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > sDC*J \X  
  { eA=WGy@IcN  
typedef picker < T > result; YEv Lhh  
} ; #`ls)-`7  
_KN/@(+F  
下面总的结构就有了: {.CMD9F[  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 [i7YVwG4  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 uWjU OJEe  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。  s;Y<BD  
至此链式操作完美实现。 l Y'N4x7n  
rk|@B{CA;  
}`o? /!X   
七. 问题3 y=aV=qD  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 K2rzhHfb  
rh%m;i<b  
template < typename T1, typename T2 > 3o6RbW0[  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |P~;C6sf  
  { ?6P.b6m}0  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); *(QH{!-$s  
} 8W+5)m.tp  
2) ?q 58  
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: t-7og;^8k  
j~`\XX{>  
template < typename T1, typename T2 > {]kaJ{U>  
struct result_2 U)D[]BVg  
  { -5b A $  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; >w|*ei:@S  
} ; @r;wobt  
)TJS4?  
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? 2e1]}wlK  
这个差事就留给了holder自己。 27D!'S  
    _A+w#kiv>  
W5pb;74|  
template < int Order > ^Q.,\TL01  
class holder; PaO- J&<  
template <> qlsQ|/'D  
class holder < 1 > O1P=#l iYX  
  { 7G9 3,dJ  
public : j9R6ta3\l  
template < typename T > K84^ Oq  
  struct result_1 ^G|98yc!'  
  { xT*d/Oaw  
  typedef T & result; Ug%_@t/?  
} ; jQh^WmN  
template < typename T1, typename T2 > {Wv% zA*8  
  struct result_2 >v+jh(^  
  { 0Scm? l3  
  typedef T1 & result; \9{F5S z  
} ; E167=BD9<  
template < typename T > e3[:D5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const T~xwo  
  { 3 hKBc0  
  return (T & )r; oxz{ ejd{  
} kc$)^E7  
template < typename T1, typename T2 > +wO#'D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const pz|'l:v^  
  { ~DF:lqwWP  
  return (T1 & )r1; TNwK da+  
} p(JlvJjo  
} ; c EnkU]  
<a^Oj LLU  
template <> Di5(9]o2  
class holder < 2 > [A2`]CE<@  
  { (Ddp|a"b  
public : .12aUXo(  
template < typename T > T*[ VY1  
  struct result_1 w:i:~f .  
  { )?aaBaN$  
  typedef T & result; C$yq\C+I  
} ; 1zxq^BI  
template < typename T1, typename T2 > HMGB>  
  struct result_2 0?DC00O  
  { EbY,N:LK  
  typedef T2 & result; 'gMfN  
} ; ]wVk+%e  
template < typename T > YT#3n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]lOh&Cz[  
  { 9~\kF5Q"  
  return (T & )r; ^K(^I*q  
} 4Xj4|Rw%  
template < typename T1, typename T2 > GW^,g@%C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Orn0Zpp<z  
  { XMIbUbU k-  
  return (T2 & )r2; ~Bi_7 Q  
} XGrue6 ya  
} ; H^%lDz  
V$`Gwr]|n  
IM@tN L  
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> >。 ?~e3 &ux  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: fwR_OB: $  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 7- d.ZG  
wK_]/Q-L  
return l(i, j) = r(i, j); Z8O n%Mx{"  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) c}Z6V1]QP  
r,1e 'd:  
  return ( int & )i; }T2xXbU  
  return ( int & )j; k?B[>aQn.0  
最后执行i = j; )!bUR\  
可见,参数被正确的选择了。 |SZo' 6  
tRb] 7 z  
1{x.xi"A/  
Dim> 7Wbh  
4BL;FO  
八. 中期总结 #6v27:XK  
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: 'dG%oDHX]P  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ;bzX% f?|G  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 2F{hg%  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor gV;H6"  
e}Vw!w  
B!]2Se2G  
!|hoYU>@2L  
LkruL_E>  
&)wiKh"$  
九. 简化 I=)hWC/  
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。 2&mGT&HAVA  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 6RO(]5wX  
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: C$h<Wt=<  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 yOU(2"8p  
  +-*/&|^等 2j JmE&)7,  
2. 返回引用。 s9;#!7ms  
  =,各种复合赋值等 tc ;'oMUP  
3. 返回固定类型。 Qj{8?lew  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) |~`as(@Ih  
4. 原样返回。 +d}E&=p_  
  operator, kl!wVLE  
5. 返回解引用的类型。 p@!nYPr.  
  operator*(单目) Z%zj";C G  
6. 返回地址。 $ i)bq6  
  operator&(单目) ^ 2GHe<Y  
7. 下表访问返回类型。 2,2Z`X  
  operator[] t.8 GT&p  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 2"P 99$"  
  operator<<和operator>> 6k{2 +P  
8 ;d$54 b  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 {'sY|lou  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: N[]Hc  
1d"Z>k:mn  
template < typename Left > T3UMCqc=  
struct value_return zLs|tJOVp  
  { @+vXMJ$  
template < typename T > >WJf=F`_H  
  struct result_1 K5ZC:Ks  
  { l:0s2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; [v7^i_d  
} ; $E<Esf$  
fqX"Lus `=  
template < typename T1, typename T2 > ZRxZume<f  
  struct result_2 00I}o%akO  
  { Ars687WB  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; s4Sd>D 7  
} ; KH)D 08  
} ; Xp\/YJOibd  
OMhef,,H  
h^,8rd  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 1wzqGmjmt  
E#J';tUQ  
下面我们来剥离functor中的operator() Wt)Drv{@ {  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ;AR{@Fu.  
#/"8F O%~p  
return l(t) op r(t) WV3|?,y]qm  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) F|Mi{5G%  
return op l(t) ZUz ^!d  
return op l(t1, t2) Re:jVJg Bz  
return l(t) op 6:GTD$Uz.  
return l(t1, t2) op 7{e{9QbJ4  
return l(t)[r(t)] H gTUy[(  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 2" |2a@  
p.ANVA@:  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: !CX t*/~  
单目: return f(l(t), r(t)); ] 2 #  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); bfB\h*XO  
双目: return f(l(t)); '1,,)U#6E  
return f(l(t1, t2)); EXP%Mk/  
下面就是f的实现,以operator/为例 ~$' \L  
Hsih[f  
struct meta_divide Nx{$}  
  { ju}fL<<e  
template < typename T1, typename T2 > <VD8bTk  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ;^*Unyt[4]  
  { 4h@Z/G!T3  
  return t1 / t2; /9o!*K  
} JnHo9K2.  
} ; !d<"nx[2`  
k(zsm"<q  
这个工作可以让宏来做: ?9l [y  
$0bjKy  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 6KD `oUx  
template < typename T1, typename T2 > \ <%xS{!'}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; kb[P\cRa  
以后可以直接用 iA8U Yd3Q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 0sI1GhVR  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 y=In?QN{6*  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) QO"oEgB`+Z  
qB)"qFa  
DI!V^M[~u  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Gpm{m:$L  
qo<&J f  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > j p $Z]  
class unary_op : public Rettype 763+uFx^  
  { &/Ro lIHF  
    Left l; 2X:4CC%5  
public : t){"Tf c:  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} -(O-%  
_qb Ih  
template < typename T > {Fzs@,|W.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f;}EhG'  
      { \*,=S52  
      return FuncType::execute(l(t)); }g$(+1g  
    } G^q3Z#P  
gM [w1^lj  
    template < typename T1, typename T2 > m*$|GW9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]f]<4HD=i  
      { 8/0Y vh  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); *3T| M@Y  
    } h"H2z1$  
} ; k}KC/d9.z  
YeF1C/'hy  
GTHkY*  
同样还可以申明一个binary_op <hwy*uBrD  
a0Ik`8^`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > FgLrb#  
class binary_op : public Rettype _EF&A-kX|u  
  { WK="J6K5  
    Left l; j5 g# M  
Right r; '#(v=|J  
public : )K'N(w  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} aZEn6*0B  
zG e'*Qei  
template < typename T > /r12h|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v)2M1  
      { K}=|.sE9  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); #2`D`>7456  
    } 1SrJ6W @j[  
4%1D}9hO6  
    template < typename T1, typename T2 > rQ=,y>-*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U^qt6$bK  
      { 'ejvH;V3i  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); "R8KQj  
    } Hcc"b0>}{  
} ; %Th>C2\  
@iEA:?9uX  
&Q}*+Y]G  
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 Xn~I=Ml d  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 $.Q$`/dF  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) zni)<fmju  
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。 Isx#9C  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 191&_*Xb  
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。。。 PQ@L+],C  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 kNqH zo  
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) -{`@=U  
下面是修改过的unary_op |Yq$s U  
c{[q>@y pK  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > A>{p2?`+!  
class unary_op o !4!"O'E  
  { lY*[tmz)  
Left l; UX]L;kI  
  +:3*  
public : gIA@l `"  
sBV 4)xM  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1Z{ZV.!  
V5U?F6  
template < typename T > :_Eqf8T  
  struct result_1 Jk0r&t7  
  { D5~n/.B"  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; sl2@umR7%(  
} ; erO>1 ,4S  
GWvH[0  
template < typename T1, typename T2 > J<Pw+6B~  
  struct result_2 L.]$6Q0  
  { &sF^Fgg{  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; G<M:Ak+~  
} ; s&GJW@ |  
udeoW-_  
template < typename T1, typename T2 > *Sh^ J+j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xG;-bJu  
  { D/h/Y) Y  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); |AC1\)2tT  
} '_b.\_s-d  
%7O?JI [  
template < typename T > uIU5.\"s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XNgDf3T  
  { ""Q1|  
  return OpClass::execute(lt(t)); JJRK7\~$  
} #lU9yv  
]:34kE}e5  
} ; kp\\"+,VC  
 ["}rk  
T)\"Xj  
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 2 1PFR:lP7  
好啦,现在才真正完美了。 ![f ![l  
现在在picker里面就可以这么添加了: /t-fjB{=G  
+{]xtQB=,{  
template < typename Right > H~ u[3LQz  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const wW>)(&!F  
  { w\}?(uO  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); >[6{LAe~hp  
} a6kV!,.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。 <'G~8tA%v  
LSQz"Ll l  
TY(bPq  
r]ShZBAbYp  
xJ2*LM-  
十. bind "`[!Lz  
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。 OxGE%R,  
先来分析一下一段例子 GA`PY-Vs)  
W[+|}  
V(Yxh+KU  
int foo( int x, int y) { return x - y;} %7g:}O$  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 1wW)tNKIF  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 [=%TnT+^9  
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。 _20#2i&  
我们来写个简单的。 i_][P TH  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: w{k)XY40sW  
对于函数对象类的版本: dJ?XPo"Cm=  
y< C<_2  
template < typename Func > cQ:"-!ff  
struct functor_trait gT/@dVV  
  { RmrL^asg  
typedef typename Func::result_type result_type; -)vEWn$3<  
} ; :iR \%  
对于无参数函数的版本: !gnj]k&/c  
o->\vlbD  
template < typename Ret > $Ci0I+5w  
struct functor_trait < Ret ( * )() > X,8<oX1r  
  { TPhTaKCio  
typedef Ret result_type; _ pO`  
} ; g/CxXSv@0  
对于单参数函数的版本: 5'a3huRtV  
b3YO!cJ  
template < typename Ret, typename V1 > |y<),j6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 5d@t7[]  
  { ()sTb>L  
typedef Ret result_type; JY!l!xH(6  
} ; 7=]i~7uy  
对于双参数函数的版本: , *qCf@$I  
+\Q?w?DE|  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > m*X[ Jtr  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 'B0{U4?   
  { |w}xl'>q  
typedef Ret result_type; _tr<}PnZ  
} ; U}SXJH&&E  
等等。。。 a(]`F(L  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy XBQ\_2>  
#"fJa:IYG7  
template < typename Func > ob_I]~^I?|  
struct func_return fIF<g@s  
  { r}yG0c,  
template < typename T > *)]"27^  
  struct result_1 fFjH "2WD  
  { Il.Ed-&62  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /m _kn  
} ; V#ev-\k}@  
-G,^1AL>  
template < typename T1, typename T2 > rwIe qV{:  
  struct result_2 *Ywpz^2?:  
  { mW%?>Z1=>d  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; kj5Q\vr)  
} ; .lhn;*Yi  
} ; ^[Cv26  
w<9>Q1(  
v&FF|)$  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 w#i[_  
ZDL']*)'  
template < typename Func, typename aPicker > U }Hwto`R  
class binder_1 Da$r`  
  {  g/UaYCjM  
Func fn; Y,8KPg@W  
aPicker pk; P\CDd=yWc  
public : )Z+{|^`kJ  
V Cy5JH  
template < typename T > I &*_,d  
  struct result_1 YJxw 'U >P  
  { Ff^@~X+W<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; VE2tq k%  
} ; ;DnUQj  
G= ^X1+_  
template < typename T1, typename T2 > ,a?\M M9$  
  struct result_2 1p`+  
  { SvvUkQ#1w  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; TgU**JN)  
} ; 6B$q,"%S@  
uR6w|e`  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} t]1ubt2W  
T2 ?HRx  
template < typename T > mmw^{MK!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q '(ihUq*k  
  { +&KQ28r  
  return fn(pk(t)); bshGS8O  
} weMww,:^[  
template < typename T1, typename T2 > ?j7vZ}iRi  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K7I&sS^x  
  { 04!(okubyp  
  return fn(pk(t1, t2)); 7:=5"ScV  
} O$`UCq  
} ; x}$e}8|8YL  
*p ? e.%nd  
}W)=@t  
一目了然不是么? Q Z8QQ`*S  
最后实现bind 6)]f6p&e  
gJ2 H=#M  
(kTXP_  
template < typename Func, typename aPicker > 64Gi8|P  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) vAP{;Q0 i  
  { j*T]HaM  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); U3vEdw<lV  
} YEjY8]t  
5=?i;P  
2个以上参数的bind可以同理实现。 AV&yoag1  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 jn9 ShF  
~c{:DM  
十一. phoenix u}9fj  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: bAxTLIf  
NCA {H^CL  
for_each(v.begin(), v.end(), @D`zKYwX1  
( i`%.  
do_ ;)DzC c/  
[ z}}]jR \y?  
  cout << _1 <<   " , " ]Gc3Ea;4  
] g( 0;[#@  
.while_( -- _1), ,$r2gr!_G  
cout << var( " \n " ) X_; *`,<T  
) B'>*[!A  
); bm&87  
]8U ~Iy  
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: ]0c Pml  
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 IKvBf'%-  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ^c9ThV.v  
那么我们就照着这个思路来实现吧: J."{<&  
fUag1d  
w5]"ga>Y  
template < typename Cond, typename Actor > Q F-)^`N  
class do_while .BTx&AqU  
  { !jS4!2'  
Cond cd; pt:;9hA  
Actor act; v@ONo?)  
public : +I|8Q|^SD  
template < typename T > eNySJf  
  struct result_1 &J"YsY  
  { h\ ,5/ )Y  
  typedef int result_type; %/0gWG  
} ; mp `PE=  
i8V0Ty4~N  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} [j6~}zu@  
6i@ub%qq  
template < typename T > 4 9w=kzo  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YaFcz$GE_  
  { -oBI+v&  
  do AfWl6a?T8:  
    { rFag@Z"["  
  act(t); #!!AbuhzK{  
  } >.dHt\  
  while (cd(t)); 4E"d/  
  return   0 ; ='/Z;3jt]x  
} 3\!F\tqD \  
} ; oo'w-\2]p  
#-x@"+z  
KvFR8s  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). V> a*3D  
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。 5]"BRn1*  
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。 5 Rz/Ri\c=  
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。 <A~GW 'HB  
下面就是产生这个functor的类: ZL91m`r  
,zgNE*{Y"4  
uIP iM8(  
template < typename Actor > =Q?f96T  
class do_while_actor | 1V2tx  
  { oXc/#{NC  
Actor act; j8 H Oc(  
public : [%.18FWI  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} G j6. Iv  
2:J,2=%  
template < typename Cond > KVijs1q  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; S!j^|!  
} ; wkT;a&_  
J9@}DB  
5g NLO\  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 `mErF%b  
最后,是那个do_ huAyjo  
L~MpY{!3  
Y$8; Gm<)  
class do_while_invoker N~g%wf@w  
  { ?:}Pa<D&K  
public : SMq9j,k  
template < typename Actor > qc0 B<,x7  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const atnQC  
  { ('WY5Yps  
  return do_while_actor < Actor > (act); D9^7m j?e  
} oeN zHp_  
} do_; #\b ;2>  
agY5Dg7  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Kfjryo9  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ="lI i$>O  
最后来说说怎么处理break和continue 8IWw jyRr  
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。 *CUdGI&  
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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