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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda _GYMPq\%L#  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 3`.P'Fh(k  
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, A<MtKb  
`)$_YZq|SR  
VR? ^HA9  
e]8,:Gd(  
  class filler Am4lEvb  
  { 6sfwlT  
public : oYM3Rgxf9Q  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} umEVy*hc  
} ; va)%et0!  
Q;/a F`  
LV{Q,DrP  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:  >]D4Q<TY  
(g!p>m!Z  
UK[v6".^h  
J5M+FwZq  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); [1G^/K"  
>!6JKL~=  
gXFWxT8S  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 cI0 ]}S  
d9^E.8p$  
30j|D3-  
\_6OCVil  
二. 战前分析 ,El!fgL  
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。 #;KsJb)N.  
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 $14:(<  
vG41Ck1  
u,. 3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _"a=8a06G  
  /* --------------------------------------------- */ pJIv+  
vector < int *> vp( 10 ); },$0&/>ft  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); g{k1&|  
/* --------------------------------------------- */ 7;:#;YS ha  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ,T,:-E  
/* --------------------------------------------- */ p*QKK@C  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); <[ Xw)/#  
  /* --------------------------------------------- */ A#wEuX=[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); I3b"|%  
/* --------------------------------------------- */ 3INI?y}t   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); xl9aV\W  
K,ej%Vtz  
8T[ 6J{|C  
YNdrWBf)  
看了之后,我们可以思考一些问题: z,SYw &S  
1._1, _2是什么? Aj>[z8!,  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 }GwVKAjP  
2._1 = 1是在做什么? m!n/U-^  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 W~n.Xeu{C  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 )$GIN/i  
p zw8T  
c7uG9  
三. 动工 ~"x5U{K48S  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: <!d"E@%v@  
"8f?h%t  
j V3)2C}  
{lG@hN'  
template < typename T > E$s/]wnr[  
class assignment hS [SRa'.  
  { #Il_J\#  
T value; t0&@h\K  
public : SuBeNA[&  
assignment( const T & v) : value(v) {} lJ;J~>  
template < typename T2 > EV M7Q>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } NcS.49  
} ; w42OF7f  
zk_Eb?mhwV  
;zTuKex~  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Ol /\t  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment nwI3|&  
gO?44^hMe  
e0,'+;*=g  
^?"\?M1  
  class holder M5L{*>4|6  
  { [4Ll0GSp  
public : {16<^  
template < typename T > zSTR^sgJ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const RSfM]w}Hq#  
  { +ZsX*/TOn  
  return assignment < T > (t); Z$KLl((  
} D |bBu  
} ; R"Liz3Vl%  
's?Ai2=#  
rM}0%J'  
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: S:Q! "U  
` m@U!X  
  static holder _1; : 9!%ZD  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 UM%o\BiO  
FjfN3#qlg  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); P@}Pk  
而不用手动写一个函数对象。 eitu!=u  
b8KsR=]4I  
c{#yx_)V&  
\0;(VLN'U  
四. 问题分析 *O$CaAr\s  
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。 ^>&k]T`  
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。 `g ''rfk}  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 9<E g}Ic  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 u+9<&)X0  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 u^W2UE\  
&a)eJF]:!  
五. 问题1:一致性 q0mOG^  
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?|  NW9n  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ?8@>6 IXn  
4DWwbO  
struct holder [dX`K`k  
  { z2c5m  
  // yqOuX>m1c  
  template < typename T > e&q?}Ho  
T &   operator ()( const T & r) const 7^TV~E#  
  { faXx4A2"  
  return (T & )r; 4NR@u\S  
} G\gMC <3  
} ; /?-7Fg+,  
:& XH?/Wi  
这样的话assignment也必须相应改动: u`:hMFTID  
0[A9b,MMVO  
template < typename Left, typename Right > (P|~>k  
class assignment t/oN>mQG  
  { "VxWj}+]  
Left l; cS .i  
Right r; w)] H ^6  
public : 4 {GU6v)f  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} F51.N{'  
template < typename T2 > C_fY %O  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } q6P wZ_  
} ; U!5)5c}G  
neF]=uCWnT  
同时,holder的operator=也需要改动: bF}V4"d,B3  
<3X7T6_:@  
template < typename T > Rhzn/\)|  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const )u ?' ;  
  { O%!5<8Xrb  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); u'A#%}3  
} ~3h-jK?  
'(&%O8Yi  
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。 JWP*>\P  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ,SlN zR  
0o&MB Dp  
return l(rhs) = r; 1M3% fW  
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。 U_yE& 6 T  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 5 LP?Ij  
[e e%c Xo  
template < typename Tp > Ei>m0 ~<\  
class constant_t C_:k8?  
  { AF,BwLN  
  const Tp t; HG >j5  
public : Br>Fpe$q4  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} u~zs* qp  
template < typename T > {Z;t ^:s#  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const F9q8SA#"  
  { 6~meM@  
  return t; ~q0*"\Ff  
} `Kl`VP=c  
} ; a@d=>CT$  
.4.pJbOg  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ({}(qm  
下面就可以修改holder的operator=了 ewsKH\#  
@MR?6n*k  
template < typename T > !hxIlVd{  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 7YWNd^FI V  
  { ;)0w:Zn/[  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); a)-FG P^  
} w>?Un,K  
_cDF{E+;  
同时也要修改assignment的operator() u8zbYd3  
}}{!u0N},V  
template < typename T2 > ,FQdtNMap  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); }  0IM8  
现在代码看起来就很一致了。 Wk;5/  
Pj#'}ru!  
六. 问题2:链式操作 {y kYW%3s  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 wYsZM/lw  
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。 jMBiaX`F  
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。 l?E a#  
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。 SJ' % ^  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct <pLT'Y=  
gW(gJ; L,%  
template < typename T > |Yi)"-  
struct result_1 #:fQ.WWO  
  { pe0x""K  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Ft{[ae?4  
} ; Si}HX!s  
t-%Q`V=[  
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: [V# r7a  
^S)TO}e  
template < typename T > ri~<~oB 2:  
struct   ref 1r[@(c0  
  { )QKf7 [:  
typedef T & reference; jLg@FDb~  
} ; -#`c5y}P  
template < typename T > ;a"q'5+Ne  
struct   ref < T &> Nw J:!  
  { aiCFH_H4;L  
typedef T & reference; ]bCq=6ZKR  
} ; ] 7;f?+  
l":c  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: )bOBQbj  
G*[P <<je_  
template < typename T > cRvvzX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 2R-A@UE2  
  { [K~]&  
  return l(t) = r(t); 3-s}6<0v1  
} 9W*+SlH@ !  
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。 6Q|k7*,B  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 $*[{J+t_  
:y]Omp  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 \@a$'   
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: @# P0M--X  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 vP!GJX &n5  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 iSK+GQ~  
最后的布局是: D.!~dyI.,$  
                Add : DG)g3#  
              /   \ H( -Y  
            Divide   5 >/f_F6ay#  
            /   \ }|)R   
          _1     3 2 mjV~  
似乎一切都解决了?不。 AS!6XT  
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。 5,"l0nrk  
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。 wVs.Vcwr  
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: %rQuBi# 1f  
`\>.h  
template < typename Right > +y+"Fyl  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const z~6y+  
Right & rt) const z1OFcqm  
  { UQ Co}vM  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); k?nQ?B W  
} w-B^ [<  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 R  
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。 Q }k.JS~#  
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。 8Chj w wB  
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。 !4@G3Ae22  
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。 #4LFG\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? ~Z/ ^c,[:  
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: }Y(]6$uS  
q=HHNjj8  
template < class Action > +H/jK@  
class picker : public Action A?5E2T1L%.  
  { 4S0>-?{  
public : Z]w# vLR  
picker( const Action & act) : Action(act) {} vQVK$n`  
  // all the operator overloaded $>M<j  
} ; f}c\_}(  
z"4]5&3A  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 =`n]/L"Q  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: mwv(j_  
=]R3& ]#n  
template < typename Right > 0X2@CPIFf  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ij5g^{_T;8  
  { ;#GoGb4AM  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); | aQ"3d  
} X8eJ4%  
 oz'\q0  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Gnm4gF!BI  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 iL{M+Ic  
73A)lU.  
template < typename T >   struct picker_maker iJFs0?*  
  { .ujT!{>v/  
typedef picker < constant_t < T >   > result; B-.v0R`5  
} ; X#a`K]!B  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 57{oh")  
  { b<I9 MR  
typedef picker < T > result; UnDgu4#R`A  
} ; fJ*:{48  
hw_JDv+  
下面总的结构就有了: r5&I? 0   
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 C.:=lo B  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 NBh%:tu7M  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 u.pxz8  
至此链式操作完美实现。 xynw8;Y ,  
0XwHP{XaO  
:A46~UA!$  
七. 问题3 5pNY)>]t=  
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。 '+'CbWgY  
g3@Rl2yQJ  
template < typename T1, typename T2 > 3b'tx!tFN  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~wnOV#v  
  { 1xNVdI   
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); :R6bq!  
} ^_I} x)i*@  
bok.j  
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: <BWkUZz\P|  
sGDV]~E  
template < typename T1, typename T2 > j;yf8Nf  
struct result_2 &MR/6"/s  
  { Mkp/0|Q*  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; k?BJdg)xJ  
} ; qVjWV$j  
%HQ.|  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? FFhtj(hVgc  
这个差事就留给了holder自己。 /z7VNkD  
    m4k Bj*6c{  
gV1[3dW  
template < int Order > ^da44Qqu  
class holder; &Wp8u#4L  
template <> X C86-b)E  
class holder < 1 > z@s5m}  
  { O40+M)e]  
public : 1:C:?ZC#c  
template < typename T > n6WY&1ZE~  
  struct result_1 3OyS8`  
  { +`mGK:>  
  typedef T & result; ymY1o$qWB}  
} ; =+5,B\~q@C  
template < typename T1, typename T2 > ,?UM;^  
  struct result_2 75!9FqMZ}  
  { 5/",<1  
  typedef T1 & result; 6[ qA`x#  
} ; pN6%&@) =  
template < typename T > x"kjs.d7[<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const J;t 7&Zpe  
  { v1U?&C  
  return (T & )r; )/ Ud^wi  
} r r`;W}3  
template < typename T1, typename T2 > =*BIB5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const { kSf{>Ia  
  { Mpue   
  return (T1 & )r1; Mvj;ic6iK  
} H?1xjY9sl  
} ; MmPU7Nl%X  
_3iHkQr  
template <> #H [Bb2(j  
class holder < 2 > 72W,FU~OD  
  {  I7+9~5p  
public : O-vGyNxP|  
template < typename T > sML=5=otx  
  struct result_1 ,ea^,H6  
  { m .IU ;cR  
  typedef T & result; NE8 jC7  
} ; r'LVa6e"N  
template < typename T1, typename T2 > '[|+aJ  
  struct result_2 zr v]  
  { x}/,yaWZ  
  typedef T2 & result; uhH^>z KA  
} ; Jo(`zuLJ  
template < typename T > 0X8t>#uF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Eh</? Qv\  
  { s>_V   
  return (T & )r; A$0H .F>  
} j!~l,::$"X  
template < typename T1, typename T2 > -W{DxN1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &K_)#v`|  
  { B 3m_D"?  
  return (T2 & )r2; iF5'ygR-Z  
} c:S] R"  
} ; 5V[oE\B  
ulT8lw='  
WFR?fDtE  
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> >。 ^VW PdH/Fe  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: UrlM%Jnq1  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: S0h'50WteJ  
A , CW_  
return l(i, j) = r(i, j); bUV >^d  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ,)+ o  
Jk|Q`h  
  return ( int & )i; A61^[Y,dX_  
  return ( int & )j; N qHy%'R  
最后执行i = j; {_N,=DQ!  
可见,参数被正确的选择了。 vE6mOM!_L  
T#%/s?_>.  
Sgim3):Z  
C`=p +2I]  
L$'[5"ma ;  
八. 中期总结 Tm^89I]L  
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: y4Z &@,_{  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 $CTSnlPq  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 *b *G2f^  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 682Z}"I0  
eg<bi@C1|  
\}6;Kf}\  
%98' @$:0  
&wd;EGGT!q  
"q}FPJ^l_N  
九. 简化 bawJ$_O_  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 "xcX' F^  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 N#V.1<Y  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: m^'uipa\  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 lN,/3\B  
  +-*/&|^等 H|ozDA  
2. 返回引用。 =4uSFK_L  
  =,各种复合赋值等 AIb2k  
3. 返回固定类型。 xX3'bsN  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) OJT1d-5p  
4. 原样返回。 YzosZ! L!<  
  operator, dpQG[vXe  
5. 返回解引用的类型。 { pu85'DV  
  operator*(单目) ERwHLA  
6. 返回地址。 7e7 M@8+4  
  operator&(单目) =/<LSeLxH  
7. 下表访问返回类型。 T@}|zDC#  
  operator[] .)1_Ew  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 hPq%L c  
  operator<<和operator>> kdz=ltw  
-?]W*f  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 #QCphhG  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 64Lx -avf  
R [H+qr  
template < typename Left > Yw _+`,W   
struct value_return 0![ +Q4"  
  { ,1'4o3  
template < typename T > pZ`|iLNl-  
  struct result_1 jF`BjxrG  
  { h%WE=\,Qp  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; VxP&j0M>  
} ; xw{-9k-~  
A5,t+8`aci  
template < typename T1, typename T2 > *5tO0_L  
  struct result_2 EM>}0V  
  { %h1N3\y9i(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; yx V:!gl  
} ; IUR<.Y`  
} ; 2|\A7.  
ld$i+6|   
=4GSg1Biy  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait |6G m:jV  
+q6ydb,  
下面我们来剥离functor中的operator() '` 'GK&)  
首先operator里面的代码全是下面的形式: =b;>?dP  
I H$0)g;s  
return l(t) op r(t) b~dIk5>O  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Q1V9PRZX  
return op l(t) sL E#q+W  
return op l(t1, t2) 2r$#m*  
return l(t) op IwGqf.!.>  
return l(t1, t2) op NM)k/?fA  
return l(t)[r(t)] H>r!i 4l  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 3_JCU05H}  
TW !&p"Us+  
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: (&$VxuJ+6y  
单目: return f(l(t), r(t)); %;#^l+UB  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); cj11S>D  
双目: return f(l(t)); iy""(c  
return f(l(t1, t2)); ^ 9!!;)  
下面就是f的实现,以operator/为例 JNcYJ[wqv  
;?C #IU  
struct meta_divide 9@Cv5L?p\  
  { bINvqv0v  
template < typename T1, typename T2 > d1[ZHio2c?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) +r3IN){jz  
  { Z{?G.L*/  
  return t1 / t2; s3Cc;#  
} JTi!Xu5Jq  
} ; 5zON}"EC  
8p[)MiC5W^  
这个工作可以让宏来做: Vh>Z,()>>@  
p~LrPWHSTP  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ x@8a''  
template < typename T1, typename T2 > \ P2 Vg4   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; s+tGFjq  
以后可以直接用 OtFh,}E  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) zbJT&@z  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 iR"N13  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ;c$J=h]  
G:g69=x y  
O|_h_I-2  
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 C]Q8:6b  
^*fQX1h<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > vloF::1  
class unary_op : public Rettype ftH:r_"O#  
  { DBP9{ x$  
    Left l; 8QMPY[{   
public : !ct4;.2 D  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} I-OJVZ( V  
a22XDes=  
template < typename T > q+,Q<2J  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Jmx Ko+-  
      { 4@xE8`+b G  
      return FuncType::execute(l(t)); f 2l{^E#h  
    } G@j0rnn>B  
hlt[\LP=$  
    template < typename T1, typename T2 > [$[:"N_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *hcYGLx r  
      { cu+FM  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); [z 7bixN  
    } J4Dry<  
} ; Mw9 \EhA  
[` sL?&a  
#:SNHM^><  
同样还可以申明一个binary_op 4`,j = 3  
Dc)dE2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1^gl}^|B  
class binary_op : public Rettype Z1"v}g  
  { X.:]=,aGW  
    Left l; $MJm*6h  
Right r; X1~1&:V,<  
public : ~Jf{4*>y  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} k1Q ?'<`  
j&k6O1_  
template < typename T > 0Fu~%~#E$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4>J   
      { G8Du~h!!U  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); oY, %Iq  
    } Nz)l<S9>  
u{L!n$D7  
    template < typename T1, typename T2 > <_Q1k>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d^`?ed\1  
      { %j7XEh<'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); @V!r"Bkg.  
    } H= X|h)  
} ; 5 (A5Y-B  
cp h:y  
NFv>B>  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 n'emN Ra  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 0V?F'<qy  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 8g7<KKw  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 -44&#l^}_u  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! j)q\9#sI/(  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 &4_qF^9J  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 i&n'N8D@  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) CD8}I85 K  
下面是修改过的unary_op mx=BD'  
vhhC> 7  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > U,LTVYrO  
class unary_op %Rsp;1Z  
  { Sf8{h|71  
Left l; `jOX6_z?I  
  P~ &$l2  
public : TiH) 5  
b5^OQH{v  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} )5 R=Z<  
k?7 X3/O  
template < typename T > Fgh]KQ/5  
  struct result_1 H$6`{lx,  
  { N;[>,0&z  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3'X.}>o   
} ; (P`3 @H  
/soKucN"h  
template < typename T1, typename T2 > #BST lz  
  struct result_2 D|.ic!w'  
  { twx[ s$O'b  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; e#k<d-sf6  
} ; dh $bfAb  
h?pkE  
template < typename T1, typename T2 > D:K4H+ch  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nWHa.H#  
  { Km^&<3ch#  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ,\@O(; mF  
} c ;'[W60  
Y3=_ec3w  
template < typename T > <wAFy>7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8}(]]ayl  
  { oqeSG.1  
  return OpClass::execute(lt(t)); :GJ &_YHf  
} F,'exuZ  
-ne Kuj  
} ; 95V@X ^Ee  
Zcc9e 03  
`Ry]y"K  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug LupkrxV  
好啦,现在才真正完美了。 :Q@&5!]>d  
现在在picker里面就可以这么添加了: x|5k<CiA  
b4pm_Um  
template < typename Right > =ha{Ziryo  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const & :7ZQ1  
  { k%G1i-] 4  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Ft!],n-n*  
} Tq~=TSD  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 vz!s~cAt  
h3;bxq!q  
RG4sQ0  
O &-wxJ]S  
]H1I,`=@  
十. bind =3v]gOcO  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 LA)[ip4  
先来分析一下一段例子 %?Ev|:i`@  
~T89_L  
mN19WQ(r  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 6!(@@^7{*  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Q0ON9gqqv  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 \0gM o&  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 #KiRfx4G  
我们来写个简单的。 k Zq!&  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: &EnuE0BD  
对于函数对象类的版本: ^) s2$A:L  
L{`JRu  
template < typename Func > E)fglYWs2  
struct functor_trait s91JBP|B7  
  { @#-q^}3  
typedef typename Func::result_type result_type; <(-hx+^  
} ; /n8B,-Z5s5  
对于无参数函数的版本: '3 ^+{=q  
HC}YY2  
template < typename Ret > *VZ5B<Ic  
struct functor_trait < Ret ( * )() > r#B+(X7LM  
  { "^]cQ"A  
typedef Ret result_type; -Zz$~$  
} ; w4d--[Q  
对于单参数函数的版本: [2{1b`e  
MHC^8VL  
template < typename Ret, typename V1 > wg]j+r@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > yYH0v7vx+  
  { |x-S&-  
typedef Ret result_type; Mwr"~?\\  
} ; .uk>QM s1  
对于双参数函数的版本: yT,.z 0  
KkE9KwZ]W  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > fw RZ5`v<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > RSfzRnhmr  
  { ^!by3Elqqk  
typedef Ret result_type; {7/0< N G  
} ; Zc`BiLzrIG  
等等。。。 |UxG$M(  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy `WH"%V:"Q  
.8G@%p{,  
template < typename Func > ,5*eX  
struct func_return L~NbdaO  
  { }I2@%tt?  
template < typename T > fOMW"myQ  
  struct result_1 9b*nLyYVz  
  { Z KckAz\#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; O~^"  
} ; Sh8"F@P8  
" _ka<R..  
template < typename T1, typename T2 > vt9)pMs  
  struct result_2 e;[F\ov %  
  { Pw61_ZZ4B\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ynhmMy%  
} ; V:c;-)(  
} ; "PpN0Rr  
mA=i)Ga  
Oal3rb  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 *=*AAF  
z21|Dhiw&  
template < typename Func, typename aPicker > /Bm( `T  
class binder_1 #Q`dku%V:  
  { >b{q.  
Func fn; vCw e'q`1  
aPicker pk; M!XsJ<jN/  
public : z=3\Ab  
-#HA"7XOE  
template < typename T > hs$GN]  
  struct result_1 0PrLuejz  
  { t?'!$6   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~S7 D>D3S  
} ; aiu5}%U  
@0u~?!g@  
template < typename T1, typename T2 > DS[#|  
  struct result_2 n@,G8=J?  
  { e8#h3lxJ`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Yd~X77cv  
} ; F ;2w1S^  
cj'}4(  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} [S>2ASj  
AGYc |;  
template < typename T > d! LE{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :1bWVM)  
  { DRi<6Ob  
  return fn(pk(t)); `,(,t n_  
} ZGKu>yM  
template < typename T1, typename T2 > uW} s)j.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !*%WuyCgr4  
  { ZP\-T*)l$  
  return fn(pk(t1, t2)); /VN f{p  
} ]33>m|?@  
} ; ?}U(3  
"\o+v|;  
-RvQB  
一目了然不是么? <yNM%P<Oy  
最后实现bind V1 3N}]  
70Wggty  
?1K#dC52#  
template < typename Func, typename aPicker > vbC\?\_  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) W1|0Yd ;P  
  { zIu E9l  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Tw;3_Lj  
} ([m mPyp>L  
Lja>8m  
2个以上参数的bind可以同理实现。 yooX$  
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。 ;CPr]avY  
n4R(.N00  
十一. phoenix LH8 fBhw  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: V#S9H!hm$  
42(Lb'G  
for_each(v.begin(), v.end(), ^5h]Y;tx  
( + |#O@k  
do_ n T{3o;A  
[ G?;e-OhV  
  cout << _1 <<   " , " |n,<1QY  
] 'z%o16F)L  
.while_( -- _1), fj;y}t1E]  
cout << var( " \n " ) HiR[(5vnf  
) lrIS{MJ+-  
); Hn%xDJ'  
KmA;HiH%J  
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: 6sx'S?Qa*  
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 R|(q  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 sP;nGQ.eN  
那么我们就照着这个思路来实现吧: [d1mL JAR  
]pNvxXbeW  
7|$:=4  
template < typename Cond, typename Actor > d9;g]uj`  
class do_while ,}EC F>  
  { `Nb[G)Xh  
Cond cd; Z\ja  
Actor act; +#lM  
public : ,^w?6?,&l}  
template < typename T > ,+meT`'vn  
  struct result_1 B&[M7i  
  { $_o-~F2i5  
  typedef int result_type; U |Jo{(Y  
} ; 5qZ1FE  
'E/^8md>  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} clL2k8VS  
jB$IyQ;@  
template < typename T > bzuEfFaL  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |Lf"6^@yh  
  { !Wy6/F@Z  
  do k@f g(}6  
    { OwH81#   
  act(t); t<z`N-5*  
  } c#Sa]n  
  while (cd(t)); q_g+Jf P-D  
  return   0 ; El[)?+;D  
} +;N2p1ZBf  
} ; VEqS;~[  
}L+L"l&  
A+"ia1p,}  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Sa?ksD2IaB  
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。 g*e   
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。 7hlO#PYZ  
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。 Jq&uF*!  
下面就是产生这个functor的类: i|w81p^o  
(e!0]Io@  
J'SZ  
template < typename Actor > 4'g;TI^  
class do_while_actor wVicyiY]  
  { ;t<QTGJ  
Actor act; ^;Y|3)vvB  
public : vY  }A  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} TZ(cu>  
G-xDN59K  
template < typename Cond > P"y`A}Bx  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; / ';0H_  
} ; E9Np0M<  
zR1^I~ %  
@z4*.S&tz  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 544X1Ww2  
最后,是那个do_ Pe3@d|-,MU  
#(#Wv?r6  
_aFl_\3>  
class do_while_invoker trPAYa}W  
  { Q[vJqkgT  
public : ryW'Z{+r'  
template < typename Actor > <>s`\ %  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const z3&]%Q&  
  { h{HF8>u[  
  return do_while_actor < Actor > (act); @kpv{`Y  
} 0B@SN)<kH  
} do_; =vQcYa  
e+$p9k~  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 3 Nreqq  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 hU`wVy  
最后来说说怎么处理break和continue {sihus#Q  
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。 k. MUdU^  
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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