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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 3o_@3-Y%  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ^B(:Hv}G(:  
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, Z07SK ' U  
cXt]55"  
TcH7!fUj  
YS>VQl  
  class filler Qt=OiKZ  
  { W'Y#(N[ktP  
public : GOX2'N\h^  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} A3Vj3em  
} ; ^{64b  
JzkI!5c<j  
nO8e'&|  
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: {fn1sGA  
P2 z~U  
`M ~-(,++  
9Hs5uBe  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 2Jt*s$  
F2',3  
%5<Xa  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 H|<Zm:.%$  
bqQR";  
7Dz-xM_?  
E<tJ8&IGk  
二. 战前分析 awOH50R  
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。 Mu$"fYKf"  
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 <a& $D  
dK7BjZTJo  
!eD f}~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =gO4B-[  
  /* --------------------------------------------- */ }IV=qW,  
vector < int *> vp( 10 ); AL[,&_&uV  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 8/W2;>?wKc  
/* --------------------------------------------- */ [f`7+RHrd  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ;_A?Zl}  
/* --------------------------------------------- */ et@<MU@ `  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); o AM)<#U>  
  /* --------------------------------------------- */ P"Y7N?\](  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); >'&|{s[m  
/* --------------------------------------------- */ ;x-]1xx_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1);  $kY ]HI  
+\25ynM  
{0\9HI@  
rC6{-42bb  
看了之后,我们可以思考一些问题: GNM+sd y+  
1._1, _2是什么? US] I[Y6V  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 yzyK$WN\[3  
2._1 = 1是在做什么? -~^sSLrbP  
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。 g<Y N#  
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。 Jmun^Q/h  
8 g3?@i  
1W{t?1[s  
三. 动工 R-1C#R[  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: + y|Q7+  
> |(L3UA9  
'E4}++\  
e^orqw/I  
template < typename T > oN=>U"<\1  
class assignment bA/'IF+  
  { /(DnMHn\  
T value; 6Vu)  
public : /vw$3,*z  
assignment( const T & v) : value(v) {} e9rgJJ  
template < typename T2 > }k_'a^;C1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ^NFL3v8  
} ; {,e-; 2q  
J{PNB{v  
G@o\D-$  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 =8Gpov1!V~  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment c6MMI]+8  
;AJ6I*O@+  
 x]~&4fp  
=v=u+nO  
  class holder o}y(T07n  
  { {z |+ .D  
public : Pk&sY'  
template < typename T > .hK:-q,  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const m[Cp G=32B  
  { `"y:/F"{  
  return assignment < T > (t); ,7SqR Y,+  
} 5a2+6N  
} ; 8T3Nz8Q7  
k;l^y%tzp  
O@`KG ZEPY  
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: ~SYW@o  
4z,/0  
  static holder _1; h.5KzC S  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 MCl-er"]D  
YGOhUT |  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 3shd0q<  
而不用手动写一个函数对象。 P}"uC`036  
)8_MkFQe  
Y {|is2M9'  
_tpOVw4I  
四. 问题分析 G k:k px  
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。 3|4<SMm  
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。 ?7A>|p?"  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 96<0=   
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ;1q|SmF  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 YZ6" s-  
,z`* 1b8  
五. 问题1:一致性 Xx ou1l!  
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?| EAK[2?CY  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 !k!1 h%7q  
Koc5~qUY]  
struct holder Dfy=$:Q  
  { jt3=<&*Bm  
  // M# cJ&+rP  
  template < typename T > Zhc99L&K  
T &   operator ()( const T & r) const m[s$)-T  
  { DC2[g9S>8@  
  return (T & )r; 6bT>x5?  
} ?vQ:z{BO  
} ; ZNJ<@K-  
- #-Bo  
这样的话assignment也必须相应改动: 6dhzx; A  
i-R}O6  
template < typename Left, typename Right > `Nv P)|  
class assignment #{@qC2!2/  
  { _,3%)sn-)  
Left l; z[0tM&pv  
Right r; yacN=]SW5  
public : $ J!PSF8PL  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} X~Hm.qIR  
template < typename T2 > >~L0M  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; }  ?Zc(Zy6  
} ; 3zMaHh)mj  
)C0d*T0i  
同时,holder的operator=也需要改动: J>1%* Tz  
O"J"H2}S  
template < typename T > ^ LVKXr  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const XC4wm#R  
  { GIhFOK  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); rTim1<IXR  
} H{1'- wB  
_}tPtHPa/  
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(Er/\-@U  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 2Q;rSe._`  
6xx(o  
return l(rhs) = r; Wu'9ouw!  
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。 A[uB)wWsn  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: mQ2=t%  
S{N=9934_  
template < typename Tp > Ey{p;;H  
class constant_t SNSHX2  
  { A[m<xtm5K  
  const Tp t; co-1r/ -O  
public : $Ww.^ym  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} RSCQ`.  
template < typename T > Hp[i8PJ  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const uzIM?.H  
  { Tt4Q|"CJA  
  return t; $3*y)Ny^  
} +3Z+#nGtk  
} ; +%Z:k  
Y~@(  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 m;!X{CV  
下面就可以修改holder的operator=了 JA4}B wn  
k}!'@  
template < typename T > yJMo/!DZ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const GU]kgwSf i  
  { <,Mf[R2N>  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); L.8`5<ITw  
} uw(Ml=  
Gh 352  
同时也要修改assignment的operator() 3gtKD9RL:  
-B#K}xL|x  
template < typename T2 > m$7C{Mr'  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } |-z"6F r-  
现在代码看起来就很一致了。 1'|gxYT  
{u4AOM=)  
六. 问题2:链式操作 1C0' Gf)3  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 XW~a4If  
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。 wLNk XC  
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。 ?} lqu7S  
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。 L nyow}  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Pk=0pHH8q  
-Ua&/Yd/}  
template < typename T > U5p3b;  
struct result_1 `uC^"R(m  
  { <r m)c.  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; y{ 2\T  
} ; w:x[ kA  
\"w+4}  
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: z L9:e7o  
PbFbi hg  
template < typename T > Q 7\j:.  
struct   ref POf xN.  
  { t#w,G  
typedef T & reference; @U@O#+d'ZR  
} ; KNR7Igw?}  
template < typename T > JL>DRIR%NV  
struct   ref < T &> E&f/*V^  
  { PcjeuJZ  
typedef T & reference; X"7x_ yOZ  
} ; @!^Y_q  
dx+xs&  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: (-`PO]e48  
(LJ7xoJ^  
template < typename T > `ZT/lB`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const JP^\   
  { *Ea)b -  
  return l(t) = r(t); Gte\=0Wr  
} i)$ySlEh  
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%xK  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 pCC^Hxa  
/IF?|71,m  
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 ^m AxV7k  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Q$sC%P(y  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 YFW/ Fa\7  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 j8aH*K-l{  
最后的布局是: h6n!"z8H  
                Add ,<Wt8'e  
              /   \ ~+V$0Q;L  
            Divide   5 i:jns>E  
            /   \ 'H#0-V"=  
          _1     3 R<ORw]  
似乎一切都解决了?不。 lCTXl5J5  
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。 Zr=B8wuT  
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。 ?FwHqyFVlQ  
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: fzOh3FO+  
mA"[x_  
template < typename Right > piqh7u3~  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Ya(3Z_f+VZ  
Right & rt) const {?"X\5n0  
  { H)CoByaj  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); '-cayG   
} +ej5C:El_}  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 z ?F`)}  
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。 ?@kz`BY  
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。 I!SIy&=W  
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。 wQ[!~>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。 y]+[o1]-c  
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? {fjBa,o #  
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: | g1Cs  
#lMC#Ld  
template < class Action > ,_s.amL3O{  
class picker : public Action fjY:u,5V_  
  { ei"c|/pO  
public : [j0jAl  
picker( const Action & act) : Action(act) {} _dW#[TCF  
  // all the operator overloaded \DWKG~r-%  
} ; gZBKe!@a|  
?GqH/ (O  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ,H8M.hbsQ  
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: S9ic4rcd  
0C\cM92o  
template < typename Right > 2%J] })  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const IO ]tO[P#  
  { n_k`L(8*  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {47Uu%XT  
} 4'`H H  
(`4&Y-  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > L3'isaz&^  
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。 xg8R>j  
:RwURv+kT  
template < typename T >   struct picker_maker qnnRS  
  { 94|ZY}8|f  
typedef picker < constant_t < T >   > result; W]_a_5  
} ; H K J^6|'  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > {d]B+'  
  { :>Qu;Z1P  
typedef picker < T > result; )X:Sfk  
} ; adRIg:2  
c5:0`~5Fn  
下面总的结构就有了: 5rc3jIXc{|  
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。 9I$} =&"  
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。 :eT\XtxM~{  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 fY?:SPR+  
至此链式操作完美实现。 EyA(W;r.  
t0kZFU  
Fy!s$!\C0  
七. 问题3 9_.pLLx  
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。 %M/L/_d  
<|]i3_Z  
template < typename T1, typename T2 > U2tgBF?)A  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r`.Bj0  
  { j]` hy"  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); p GF;,h>  
} }_}    
bj0<A  
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: Ciz,1IV  
5w{U/v$Z  
template < typename T1, typename T2 > (FZ8T39  
struct result_2 ?<Hgq8J  
  { jC$~m#F  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; p@O,-&/D  
} ; z@?y(E  
}NRt:JC  
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? qs= i+  
这个差事就留给了holder自己。 mwN "Cu4t  
    m7Ry FnR2  
.j"heYF)  
template < int Order > ^eefR5^_w  
class holder; G#@#j]8  
template <> o4@d,uIw^  
class holder < 1 > (Q ^=^s|  
  { w5rtYT I  
public : 6c27X/'Z  
template < typename T > 2PUB@B' +  
  struct result_1 wZbT*rU  
  { $sZ4r>-  
  typedef T & result; Z#[%JUYp'  
} ; f)gV2f0t  
template < typename T1, typename T2 > yx6^ mis4  
  struct result_2 `[XH=-p  
  { 0;,Y_61  
  typedef T1 & result; 1vCp<D9<  
} ; 0(9gTxdB  
template < typename T > Xc^(e?L4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const m^0 I3;  
  { S4_ZG>\VT  
  return (T & )r; + 65<|0  
} TiZ MY:^  
template < typename T1, typename T2 > k`]76C7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Y5B! *+h  
  { k6Vs#K7a  
  return (T1 & )r1; 8wZ $Hq  
} 20}]b* C}  
} ; Zm|il9y4m  
gkq~0/  
template <> &e#pL`N  
class holder < 2 > /R?*i@rvf  
  { 2`ERrh^i"  
public : M9Yov4k,4]  
template < typename T > aHI~@  
  struct result_1 ]W%rhppC  
  { qoZAZ&|HI  
  typedef T & result; u`oJ3mS;  
} ; <Hz11 }<(  
template < typename T1, typename T2 > CDW| cr{  
  struct result_2 7~ZG"^k  
  { SrOv* D3  
  typedef T2 & result; kkj@!1q(wO  
} ; :B|rs&  
template < typename T > Wf%)::G*uR  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  2t  
  { 6z/&j} (  
  return (T & )r; i=M[$   
} mz;ExV16  
template < typename T1, typename T2 > ~ 7Nqwwx  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const aO9\8\^  
  { N[O_}_  
  return (T2 & )r2; Do^yer~  
} rXip"uz(K>  
} ; upJ y,|5  
}v?l0Gk(  
%?qzP '  
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> >。 E)X_  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: #>BC|/P}  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 2(e;pM2Dq  
=&qfmq  
return l(i, j) = r(i, j); 9c1q:>|  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) #-R]HLW*  
N "eK9>  
  return ( int & )i; vt5>>rl  
  return ( int & )j; !y!s/i&P%  
最后执行i = j; @cm[]]f'l  
可见,参数被正确的选择了。 ^r]-v++  
4K4u]"1  
~EYdEqS)  
9jl\H6JY|  
|c-`XC2g  
八. 中期总结 C)9-{Yp  
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: gq~`!tW'  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 `$3P@SO"  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 |Xv\3r  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ,c;#~y  
*|0W3uy\Y  
Z vyF"4QN  
*0'{ n*>  
WFS6N.Ap  
%VXIiu[  
九. 简化 dPgA~~  
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。 y6s/S.  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 SxC(:k2b;  
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: Mz lE  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 0{?%"t\/f  
  +-*/&|^等 +OB&PE  
2. 返回引用。 Q-U,1b  
  =,各种复合赋值等 gKIN* Od  
3. 返回固定类型。 (KfdN'vW  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) H-X5A\\5  
4. 原样返回。 WFqOVI*l  
  operator, A7|x|mW  
5. 返回解引用的类型。 '64/2x  
  operator*(单目) jd 8g0^  
6. 返回地址。 6skd>v UU  
  operator&(单目) eMH\]A~v"  
7. 下表访问返回类型。 *\Hut'7 d  
  operator[] ~H]d9C  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 /`O'eH  
  operator<<和operator>> 5=4-IO6W[]  
n4ti{-^4|d  
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。 3|Ar~_]  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: I&x69  
Ww{-(Ktx  
template < typename Left > #e9XU:9 @g  
struct value_return T(~^X-k  
  { BTE&7/i 21  
template < typename T > SC2g5i`  
  struct result_1 H"2,Q T  
  { HI)U6.'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; VrFI5_M/  
} ; mj y+_  
o%Qn%gaX  
template < typename T1, typename T2 > wo^1%:@/2  
  struct result_2 ^$lsmF]^  
  { o`}8ZtD  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; D[Ld=e8t  
} ; zH@+\#M  
} ; [|HQfTp$  
%';DBozZ   
hDEZq>&  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ]08~bL1Q  
"xD5>(|^+Q  
下面我们来剥离functor中的operator() r1$x}I#Zv  
首先operator里面的代码全是下面的形式: B_.>Q8tK;  
/ pR,l5  
return l(t) op r(t) 'FN3r  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) r8L'C  
return op l(t) B#4 J![BX  
return op l(t1, t2) H329P*P  
return l(t) op yhyh\.  
return l(t1, t2) op )#Y:Bj7H@2  
return l(t)[r(t)] P~"""3de4  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] xtp55"g  
KV'-^\  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ra\|c>[%  
单目: return f(l(t), r(t)); I,lzyxRP  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); An !i  
双目: return f(l(t)); NW Pd~l+  
return f(l(t1, t2)); .GPuKP|  
下面就是f的实现,以operator/为例 h3A|nd>\  
j;*= ^s  
struct meta_divide  aK9zw  
  { MK4CggoC  
template < typename T1, typename T2 > '}NH$ KA  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) c-a;nAR  
  { %M05& <  
  return t1 / t2; {|@N~c+  
} Wy$Q!R=i  
} ; 7jF2m'(  
2?owXcbx  
这个工作可以让宏来做: oga0h'  
5wMEp" YHE  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ faI4`.i  
template < typename T1, typename T2 > \ w~*"mZaG  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; TUVqQ\oF:  
以后可以直接用 _n< @Jk~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 9}Zi_xK&|e  
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 E}=F   
(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。。。) ~3m} EL  
'MIM_m)H  
<4Cy U j  
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 {pB9T3ry]  
v#+tu,)V;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2VS#=i(B^  
class unary_op : public Rettype /ec~^S8X  
  { rkWW)h(e  
    Left l; k\M">K0E  
public : BH=C  oD.  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} z3-AYQ.H  
u\G\KASUK%  
template < typename T > hn u/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YyR~pT#ffT  
      { HnfTj5J@  
      return FuncType::execute(l(t)); +UP?M4g  
    } \t@|-`  
T?FR@. Rm  
    template < typename T1, typename T2 > n?A;'\cK  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  6@ )bZ|  
      { R0mWVgoz  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); sFxciCpN  
    } u8@>ThPD  
} ; -n'%MT=Cd  
P(Hh%9'(  
ZCVN+::Y  
同样还可以申明一个binary_op :YZMR JL  
_Msaub!N  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \Tj(]  
class binary_op : public Rettype bga2{<VF  
  { :dzam HbX9  
    Left l; -n~VMLd?@  
Right r; 1{S" axSL  
public : K&noA  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} b}r3x&)  
~UJ_Rr54  
template < typename T > KcjP39@I  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I*K~GXWs#  
      { yS-owtVCGF  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); `_v|O{DC{  
    } ^UK6q2[  
x_5H_! \#  
    template < typename T1, typename T2 > ];go?.*C  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XX(;,[(_  
      { ?Yp: h  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); }mC-SC)oSi  
    } AHR%3W  
} ; `p%&c%*A  
$Mp#tH28  
izi=`;=D^  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 zKk2>.  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 g< {jgF  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) bXiT}5mJU  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 j7 D\O  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! zW^@\kB0D  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 NUH#  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 /P0%4aWu=  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) H;$OCDRC  
下面是修改过的unary_op |ldRs'c{  
Ol24A^  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ,#r>#fi0  
class unary_op ""ICdZ_A  
  { PZ"=t!  
Left l; 9YpD\H`  
  .r?-O{2t  
public : 7=8e|$K_  
ZWSYh>"  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} .Eg>)  
@vaK-&|#$  
template < typename T > X}xy v  
  struct result_1 d1#;>MiU  
  { ~8Z0{^  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; :_Y@,CpIEg  
} ; GKwm %A  
PDo%ob\Ym  
template < typename T1, typename T2 > eVDI7W:(Sn  
  struct result_2 *eytr#0B-  
  { iVt6rX  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; x,z+l-y  
} ; NQ!jkojD  
q8.K-"f(Q  
template < typename T1, typename T2 > MD S;qZx=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0> m-J  
  { aQaO.K2  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); u%S&EuX  
} yla&/K;|*  
F%x8y  
template < typename T > j']m*aM1>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  `' 5(4j  
  { Llk4 =p  
  return OpClass::execute(lt(t)); R;f!s/^)  
} cSBYC_LU  
n8[ sl]L  
} ; +I7n6s\  
Y`3>i,S6\  
wbzAX  
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 wEo/H  
好啦,现在才真正完美了。 %uyRpG3,  
现在在picker里面就可以这么添加了: YZdp/X6x  
^e>`ob  
template < typename Right > ]v3 9ag_hu  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const tm(.a ?p  
  { O s@ d&wm  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Bls\)$  
} %9xz[Ng  
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。 41WnKz9c  
B`} ?rp  
QdL ;|3K9  
/ PAxPZf_  
wz5xJ:Tj  
十. bind keEyE;O}u  
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。 70l"[Y  
先来分析一下一段例子 &CFHH"OsT  
/v E>*x  
VAF+\Cea=  
int foo( int x, int y) { return x - y;} t7("geN]  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 DQd~!21\|  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 jx&pRjP  
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。 #z)@T  
我们来写个简单的。 i3*S`/]p  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: " ;cWK29\f  
对于函数对象类的版本: nW3`Z1kq})  
?C6iJnm  
template < typename Func > ojzO?z  
struct functor_trait 2![.Kbqa%  
  { AW4N#gt8',  
typedef typename Func::result_type result_type; 'c\zW mAZ  
} ; JB a:))lw  
对于无参数函数的版本: 69 R8#M  
impzqQlZ,  
template < typename Ret > c.Pyt  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Q d]5e  
  { ;$ =`BI)  
typedef Ret result_type; Jeyy Z=  
} ; /+ vl({vV  
对于单参数函数的版本: 7$+n"Cfm  
'Uew(o  
template < typename Ret, typename V1 > (CS"s+y1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > &""~Pn8  
  { K.n #;|  
typedef Ret result_type; K>9]I97g'  
} ; 7M<Ae D%  
对于双参数函数的版本: <XX\4[wb  
iVzv/Lqm1  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > -@-cG\{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > WaQCq0Enj  
  { Zi[@xG8dm  
typedef Ret result_type; _=XzQZT!L  
} ; h*{{_3,  
等等。。。 qC40/1-m8K  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Ps(3X@  
CE:TQzg  
template < typename Func > *[(O&L&0  
struct func_return fP%hr gL  
  { >Qz#;HI  
template < typename T > $ckX H,l_  
  struct result_1 xxgS!J  
  { f@+[-yF  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; as- Z)h[B  
} ; B@` 87  
R4u=.  
template < typename T1, typename T2 > 0#KDvCBJ  
  struct result_2 J5}-5sV^  
  { pj G6v(zK  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; z _~f/  
} ; &i4*tE3],  
} ; Gvw4ot/  
u[dR*o0'  
Ey=(B'A~  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 M2_sxibI  
jzSh|a9_  
template < typename Func, typename aPicker > P Ig)h-w?  
class binder_1 _ro^<V$%  
  {  8Br*  
Func fn;  ;?1H&  
aPicker pk; 2Otd  
public : W)ihk\E  
sH(4.36+  
template < typename T > r.0IC*Y  
  struct result_1 Q\ TawRK8  
  { }BS.OK?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; %*lOzC  
} ; T~7i:<E^  
7R[4XQ%  
template < typename T1, typename T2 > nellN}jYsM  
  struct result_2 ByoSwQ  
  { }(z[ rZ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6 uW?xB9  
} ; ,J"6(nk  
EFu2&P  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} &WE|9  
vF0#]  
template < typename T > d76k1-m\o  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /UTeaM!?"  
  { ;3OQgKI  
  return fn(pk(t)); YwyP+S r\  
} ~UX@%0%)N  
template < typename T1, typename T2 > (wU<Kpt?J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B> *zQb2:  
  { "<H.F 87Z)  
  return fn(pk(t1, t2)); -"[o|aa^  
} y{+$B Y$_  
} ; :2iNw>z1  
h`X)sC+  
j}3Avu%  
一目了然不是么? orYE&  
最后实现bind G=/a>{  
a7s+l=  
l5QH8eNwME  
template < typename Func, typename aPicker > x7)j?2  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) <|[G=GA\S!  
  { 5drc8_fZ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); @H2c77%  
} q`_d>l  
CRf!tsj@  
2个以上参数的bind可以同理实现。 F]DRT6)  
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。 W~(@*H  
7Vd"k;:X  
十一. phoenix Rd@34"O  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: V TQ V]>|  
A5cx!h  
for_each(v.begin(), v.end(), NFw7g&1;Kp  
( m/RX~,T*v&  
do_ |VxEW U/  
[ VI7f}  
  cout << _1 <<   " , " )Kkw$aQI"d  
] Z&9MtpC+N3  
.while_( -- _1), 1$T;u~vg  
cout << var( " \n " ) k=1([x  
)  al/Mgo  
); @q:v?AO  
?=,4{(/)  
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: I.BsKB  
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 {\z&`yD@  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 |C}n]{*|  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 07 [%RG  
"} =RPc%9  
idW=  
template < typename Cond, typename Actor > b5K6F:D22  
class do_while I,;@\  
  { P"d7Af  
Cond cd; Y|JC+ Ee  
Actor act; .XDY1~w0  
public : U$jw8I'.  
template < typename T > 6Y?%G>$6  
  struct result_1 vU,AOK[l{  
  { kHLpa/A  
  typedef int result_type; -5;Kyio  
} ; /Iht,@%E  
\1|]?ZQ\K  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} aK>5r^7S  
!kCMw%[  
template < typename T > b-4g HW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7OuzQzhcK  
  { n[DQ5l  
  do V6l~Aj}/  
    { :'1UX <&B  
  act(t); lO=+V 6  
  } MO}J  
  while (cd(t)); dQP7CP  
  return   0 ; qZw4"&,j$  
} pkTg.70wU  
} ; GjTj..G/  
Pf,S`U w;  
VG FWF3s  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 8/q6vk><  
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。 j7r!N^  
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。 $p_FrN{  
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。 [4qCW{x._  
下面就是产生这个functor的类: Xc)V;1  
%f??O|O3  
Cwo(%Wc  
template < typename Actor > 9 {&APxm  
class do_while_actor ttQX3rmF01  
  { i>=d7'oR  
Actor act; "p]Fq,  
public : Qa*?iD  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} _D{zB1d\0  
r=57,P(:Ca  
template < typename Cond > jvfVB'Tmr  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ?}f+PP,  
} ; F.;G6  
QG{).|pm  
gFO|)I N  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 iMgfF_r  
最后,是那个do_ r(UEPGu|~l  
 3Ee8_(E\  
}m '= _u  
class do_while_invoker oh%kuO T[  
  { $E=t6WvA  
public : P "S=RX#+  
template < typename Actor > >)5=6{x  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 2 uuI_9 "^  
  { >| d^  
  return do_while_actor < Actor > (act); +a'QHtg  
} D+$k  
} do_; kk`BwRh)d;  
,$;g'z!N  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? m]g"]U:  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 oECM1'=Bf  
最后来说说怎么处理break和continue aFkxR\x 6%  
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。 *7 L*:g  
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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