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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ='=\!md  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ?6@Y"5 z3g  
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, EAq/Yw2$  
'j];tO6GfC  
V|vU17Cgy  
}pKHa'/\  
  class filler DJlY~}v#_  
  { /OaLkENgvf  
public : VmrW\rH@  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 9="i'nYp  
} ; a3]'%kKp  
9PEjV$0E2  
krm&.J  
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: Y;>0)eP  
93:s[b mx  
H@er"boi  
+O:Qw[BL/Z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); @= )_PG  
Ftj3`Mu  
S~`& K  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 u79.`,Ad&  
}9e4?7  
$53I%.  
=vBxwa^  
二. 战前分析 Kd CPt!  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 SE{$a3`UzP  
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 pdsjX)O+f  
~DcX}VCm  
elXY*nt8h  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0mL#8\'"  
  /* --------------------------------------------- */ E]6C1C&K  
vector < int *> vp( 10 ); uYiM~^ 0  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Mq]~Ka3q7  
/* --------------------------------------------- */ nK Rx_D$d  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); =x}27f%-Mg  
/* --------------------------------------------- */ oQ@X}6B%S  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); q%#dx4z&  
  /* --------------------------------------------- */ ciI;U/V  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ZbCu -a{v  
/* --------------------------------------------- */ DGdSu6s$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); -8Z%5W`  
^r73(8{)  
vWI9ocl`W  
9}t2OJS*h"  
看了之后,我们可以思考一些问题: LOi5 ^Um|  
1._1, _2是什么? pm O}m>  
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。 eu ~WFI  
2._1 = 1是在做什么? 3]0ETcT  
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。 MTBN&4[  
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。 ?G+v#?A  
T>d-f=(9KH  
u!mUUFl  
三. 动工 :<Y,^V(  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: T<~NB5&f  
#)_4$<P*'  
& :x_  
S/ ]2Qt#T  
template < typename T > erYpeq.  
class assignment *nU7v3D  
  { -uenCWF\#  
T value; 5[[4A]#T  
public : ^3IO.`|  
assignment( const T & v) : value(v) {} $@[6jy  
template < typename T2 > azz6_qk8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } u\-xlp?"o  
} ; $Ne$s  
8vK Z;  
gO4` e(W  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Z1u{.^~^z  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 8$-(%  
828E^Q"<  
8.Wf^j$+{  
YmFJlMK  
  class holder }'a}s0h  
  { Gr&5 mniu  
public : XJDp%B  
template < typename T > "'-f?kZ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const JadXdK=gE  
  { i1ur>4Ns  
  return assignment < T > (t); " GkBX  
} QM`A74j0]\  
} ; Af1mTbf=  
i[@*b/A  
{e0cc1Up}  
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: v/\l  
:CNWHF4$  
  static holder _1; ZY+NKb_  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 q5YgKz?IC  
|Spy |,/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); DY'D]*'7$  
而不用手动写一个函数对象。 ,ClGa2O  
N^xnx<  
:84fd\It4  
f"q='B9_T\  
四. 问题分析 Wd?(B4{  
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。 ?kX$Y{M}  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 4a00-y='  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 i5w  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 XLz>h(w=  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ihBlP\C  
i&$L$zf,  
五. 问题1:一致性  Zm!T4pL  
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?| )8p FPr  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 fB|rW~!v  
cU?A|'  
struct holder r ,D T>  
  { 2G<\Wz  
  // =o;8xKj  
  template < typename T > &]3_ .C  
T &   operator ()( const T & r) const $(K[W}  
  { puA~}6C  
  return (T & )r; \ " {+J  
} k?3NF:Yy7  
} ; vdAaqM6D  
ob05:D_bc9  
这样的话assignment也必须相应改动: n.n;'p9t@  
0#0[E,  
template < typename Left, typename Right > !#` .Mv Z  
class assignment XCCN6[[+  
  { I9rWut@+  
Left l; wO/}4>\  
Right r; URdCV{@42  
public : Lqq RuKi  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;D&FZ|`(u  
template < typename T2 > [Nbs{f^J=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } vx62u29m  
} ; |RS9N_eRt  
+KgLe>-}  
同时,holder的operator=也需要改动: FY+0r67]  
w4P?2-kB  
template < typename T > .w/w] Eq  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Q^>"AhOiU  
  { / CEnyE/  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 8+5# FC7  
} 9`VgD<?v  
Fy37I/#)r&  
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。 c1B <9_  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 E58fY|9  
dc.9:u*w  
return l(rhs) = r; d,AEV_  
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。 `w';}sQA7  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: bYQvh/(J  
0F> ils  
template < typename Tp > "c` $U]M%  
class constant_t _ dEc? R}  
  { FOVghq@  
  const Tp t; }vzP\  
public : Q$_y +[  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} #{KYsDtvx  
template < typename T > |fqYMhA U  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 2%P{fJbwd  
  { A?V}$PTlx  
  return t; 6U~AKq"+f  
} E7X6Shng  
} ; A Gu#*,K  
Z> Jm  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 .P(k |D&  
下面就可以修改holder的operator=了 p^QZGu-.W  
BBuI|lr  
template < typename T > Tq{+9+  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Yw @)0%G  
  { qg1s]c~0u  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Y1fcp_]m  
} 3'tcEFkH  
_#32hAI  
同时也要修改assignment的operator() p_%dH  
M|8vP53=q  
template < typename T2 > 4FrP%|%E~  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Cge@A'2  
现在代码看起来就很一致了。 yTJ Eo\g/@  
G#yv$LY#  
六. 问题2:链式操作 =`Ii ?xo  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 %PA#x36  
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。 c"D%c(:4|  
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。 ? 1Os%9D*  
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。 DS;,@$N_N  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct X<G"Ga L  
`|kW%L4  
template < typename T > ?-M?{De   
struct result_1 )1?#q[x  
  { 'kBg3E$y  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ;IyA"C(i  
} ; En!X}Owh  
}@6Tcn1  
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: D!7-(3R  
6[+@#IWx  
template < typename T > @7S* ]  
struct   ref qFQO1"mu  
  { 0b=1Ce+0q  
typedef T & reference; 3Ye{a<ckK  
} ; r~rftw  
template < typename T > 7m.#No>^  
struct   ref < T &> yuP1*QJ%  
  { 1N\/61+aA  
typedef T & reference; l9{}nz  
} ; P=3mLz-  
9-:\ NH^;  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: [vv $"$z  
,X`w/ 2O  
template < typename T > ya3k;j2C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const YMSZcI  
  { 'Fq +\J#%  
  return l(t) = r(t); W*2d!/;7>  
} #hMS?F|  
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。 6LRvl6ik  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 SG$V%z"e  
m3T=x =  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 _c!$K#Yl{  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: xP{)+$n  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 t;HM  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 LNNwy:_ !  
最后的布局是: XXD LbT'J  
                Add XrUc`  
              /   \ [L m  
            Divide   5 r>ziQq8C&  
            /   \ X!xmto  
          _1     3 gN@|lHbU  
似乎一切都解决了?不。 k~%j"%OB  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 wK]p`:3  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 {,+{,Ere  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 8sus$:Ry  
_DouVv>  
template < typename Right > Q{[l1:  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 6 2:FlW>  
Right & rt) const !jWE^@P/B  
  { ,>p1:pga  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); aS! If>  
} !i>d04u`%  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ]\Z8MxFD  
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。 Lv&9s  
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。 'fjouO  
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。 [s{ B vn  
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。 <N{wFvF  
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? XCyU)[wY  
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: vSnGPLl  
(S~kNbIa  
template < class Action > r03%+:  
class picker : public Action  Q}9!aB,  
  { |:w)$i& *  
public : I>EEUQR/$H  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ^UCH+C yl  
  // all the operator overloaded oGRd ;hsF  
} ; 6gs0Vm  
6Ki!j<  
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。 9-+N;g!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: +OI<0  
xp?YM35  
template < typename Right >  ;kzjx%h  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const nIr:a|}[  
  { =Y-.=}jp;  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5OCt Q4u  
} $b~[>S-Q  
XL[Dmu&  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > %Q]3`kxp  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ^H0#2hFa  
e9RH[:  
template < typename T >   struct picker_maker 'NMO>[.  
  { O9P+S|hcY  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Zg%tN#6y  
} ; n:[@#xs-  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > @>,GCuPrm  
  { _\8jnpT:  
typedef picker < T > result; #;[0:jU0  
} ; s:k ?-u@  
Lb?WhjqZ  
下面总的结构就有了: ;}Ei #T,D  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ",xTgB3?V  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 f(G1xw]]@Y  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 c@2a)S8Y]  
至此链式操作完美实现。 oJZxRm[g$t  
7B<,nKd  
C*}PL  
七. 问题3 jlA6~n  
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。 [Tl66Eyl  
w4fQ~rcUIc  
template < typename T1, typename T2 > ?[uHRBR'  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C :An  
  { g >@a  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); bg!(B<!X  
} x6)qs-  
H:|.e)$i  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: k`;d_eW  
'?jsH+j+  
template < typename T1, typename T2 > tI@aRF=p]2  
struct result_2 XzPOqZ`Nv  
  { F$-fj "jC  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; t.+)g-X  
} ; #mU<]O  
&b`'RZe  
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? gnGh )  
这个差事就留给了holder自己。 wfv\xHG  
    jEE!H /  
8_E(.]U  
template < int Order > twu,yC!  
class holder; XG*> yra`  
template <> ,]@K,|pC)  
class holder < 1 > t7xJ$^p[|K  
  { m_;fj~m  
public : O,Tp,w T  
template < typename T > == E8^jYJw  
  struct result_1 Xt:$H6 y  
  { lu00@~rx/  
  typedef T & result; b*Q3j}cZ  
} ; $/lM %yXe  
template < typename T1, typename T2 > D;s%cL`  
  struct result_2 `#' j3,\6  
  { wAw1K2d  
  typedef T1 & result; .'&pw }F  
} ; c:e3hJ  
template < typename T > PZQAlO,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (uDAdE5  
  { |gWA'O0S  
  return (T & )r; -b iE  
} O_qwD6s-_  
template < typename T1, typename T2 > t V( WhP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const I eJI-lo  
  { 0 @!huk  
  return (T1 & )r1; :._Igjj$=  
} I-/>M/66  
} ; 4Z>gK(  
Gh/nNwyu<  
template <> #6 vf:94  
class holder < 2 > %g:'6%26  
  { 78{9@\e"0  
public : 4BUG\~eI3  
template < typename T > ?Wz2J3A.2t  
  struct result_1 2GORGS%  
  { (c)=Do=  
  typedef T & result; 8HFCmY#  
} ; ?_FL 'G  
template < typename T1, typename T2 > V'e%%&g~N  
  struct result_2 Q 8Hl7__^  
  { PDPK|FU  
  typedef T2 & result; _}Qtx/Cg  
} ; >O<a9wz  
template < typename T > l;KrFJ6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const } A+ncabm  
  { "T_9_6tH  
  return (T & )r; a7c`[   
} /='0W3+o*L  
template < typename T1, typename T2 > U+*l!"O,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *1Bq>h:  
  { t VO}{[U}  
  return (T2 & )r2; z &X l  
} $1 "gFg  
} ; L /:^;j`c  
\#(1IC`as  
SGSyO0O  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 0uIY6e0E  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Y ~g\peG7  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: jan}}7Dly  
z?<B@\~  
return l(i, j) = r(i, j); lHtywZ@%3  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) rbnAC*y8'L  
QK?V^E  
  return ( int & )i; s2"`j-iQ  
  return ( int & )j; b6 %m*~  
最后执行i = j;  NdRcA  
可见,参数被正确的选择了。 kBhjqI*  
u{_,S3Aa  
gy%.+!4>v`  
VS/M@y_./  
pDZewb&cA  
八. 中期总结 m_*wqNFA6  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: z`IW[N7Z  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 )I[f(f%W7  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 `v!. ,Yr  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor % Y%r2  
p~@,zetS  
h\UKm|BZ  
lwq:0Rj@Q  
CyR`&u  
6w7;  
九. 简化 Nna.NU1  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 kW)3naUf<  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 tO{{ci$-T  
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: ppRmC,0f^  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 g5@JA^\vZT  
  +-*/&|^等 4WvW11q8U  
2. 返回引用。 T/g\v?>  
  =,各种复合赋值等 ?).;cG:<  
3. 返回固定类型。 n!4\w>h  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) yf9"Rc~+  
4. 原样返回。 ^T!Zz"/:  
  operator, ,_u7@Ix  
5. 返回解引用的类型。 ~jL%l  
  operator*(单目) T4] 2R  
6. 返回地址。 xcr2|  
  operator&(单目) GMJ4v S  
7. 下表访问返回类型。 0TmEa59P  
  operator[] $KbZ4bB[Bo  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 4`Ud\Jm[s  
  operator<<和operator>> #+1|O;PB#  
-n.m "O3  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 yuZLsH  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: u-t=M]  
-}%J3j|R:  
template < typename Left > J)YlG*  
struct value_return FL' }~il  
  { 9$\s v5  
template < typename T > g8N"-j&@  
  struct result_1 ksC_F8Q+  
  { aO(PVS|P  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; FuiR\"Ww  
} ; u9"yU:1keb  
rS_G;}Zr  
template < typename T1, typename T2 > 2{&A)Z!I  
  struct result_2 rP4T;Clout  
  { Nu6NyYs  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ?Z 2,?G  
} ; iSCkV2  
} ; `-uE(qp  
Zu.hcDw1  
h p|v?3(  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait QEs$9a5TE  
D6Ad "|Z  
下面我们来剥离functor中的operator() Cjf[]aNJe`  
首先operator里面的代码全是下面的形式: :')[pO_FW*  
]gq)%T]  
return l(t) op r(t)  Lto*L X  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) &#2&V>pE  
return op l(t) fB3Jp~$  
return op l(t1, t2) pq{`WgA^  
return l(t) op @ !P2f   
return l(t1, t2) op <2U@O` gC  
return l(t)[r(t)] ?gMx  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] `f>!/Zm%9  
Q-w# !<L.  
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: X} k;(rb  
单目: return f(l(t), r(t)); V O:4wC"7  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); R'v~:wNTNs  
双目: return f(l(t)); syR"p,3EC  
return f(l(t1, t2)); RE;A 0E_3  
下面就是f的实现,以operator/为例 " #iJ/vy  
_p*9LsN$L  
struct meta_divide I1fpX |  
  { j+_fHADq  
template < typename T1, typename T2 > BX?DI-o^h  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) _iJ~O1qx,w  
  { T'5{p  
  return t1 / t2; |Mq+QDTTw~  
} G\gjCp?!  
} ; TN0KS]^A3  
rM7qBt  
这个工作可以让宏来做: C#U(POA  
qi4P(s-i  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Mh7m2\fLbd  
template < typename T1, typename T2 > \ yiZtG#6K{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; N_c44[z 1  
以后可以直接用 zTg\\z;  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) XZIapT  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 '|IcL1c=I  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) l ;:IL\*1I  
XR+ SjCA  
0VNLhM(LM  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 >s^$ -  
[7@ g*!+d  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > G}pFy0W\S  
class unary_op : public Rettype {U=J>#@G  
  { Wzl/ @CPM  
    Left l; |q w0:c=7!  
public : #3rS{4[  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} *C*ZmC5  
n-ffX*zA(  
template < typename T > uE's&H  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4EqThvI{  
      { }93kHO{  
      return FuncType::execute(l(t)); Cb;6yE)!Z  
    } AY/.vyS  
vXDs/,`r  
    template < typename T1, typename T2 > :lB*kmg  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x0<;Rm [u=  
      { .#yg=t1C  
      return FuncType::execute(l(t1, t2));  \(\a=  
    } EwPrh  
} ; &ys>z<Z  
Q>{$Aqc,e  
c|?(>  
同样还可以申明一个binary_op ~tp]a]yV  
uos8Mav{E  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]@$^Ju,  
class binary_op : public Rettype cLZ D\1Mt  
  { P=n_wE  
    Left l; RCR= W6  
Right r; v+nXKNL  
public : H~j@n!)  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} jSem/;  
Av.tr&ZNb  
template < typename T > Y7t#)?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A 6S0dX  
      { ='m$ O  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); /z-rBfdy^  
    } N )Z>]&5  
W;OGdAa_  
    template < typename T1, typename T2 > _EMI%P& s  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g Q\.|'%  
      { GeR#B;{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); !eyLh&]5  
    } ;73S;IPR  
} ; 2)=whnFS  
eGEwXza 4  
Jh\KVmfXN  
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 &nmBsl3Q.  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 c-$rB_t+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) \}b2 oiY  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 =z# trQ{  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Orq/38:4G  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 u n v:sV#b  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 JG!B3^qB  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) >+%#m'Y&&  
下面是修改过的unary_op ~wa4kS<>  
|=}+%>y_  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > &ivU4rEG  
class unary_op >#G%2Vp  
  { OWvblEBF  
Left l; ^?lpY{aa  
  KTm^}')C8  
public : Cv,WG]E7(  
>e Gg 1  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} bbC@  
1TZ[i  
template < typename T > zb0NqIN:  
  struct result_1 @8W@I|  
  { #&|"t< }  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; H:(B^uH  
} ; M1Q&)am  
|P5dv>tb F  
template < typename T1, typename T2 > Oa/^A-'Q  
  struct result_2 e4YfJd  
  { @D9O<x  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; zB%~=@Q^6  
} ; 0!\gK <,z  
8>C4w 5kF  
template < typename T1, typename T2 > @)b'3~ D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ko}& X=  
  { ; <FAc R  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); )la3GT*1mS  
} RE t&QP  
x]7:MG$  
template < typename T > Vl^x_gs#_]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &;$uU  
  { 2U./ Yfk\  
  return OpClass::execute(lt(t)); =zn'0g, J4  
} dy6zrgxygP  
2? E;(]dQ  
} ; 1| sem(t  
n{QyqI  
08ZvRy(Je<  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug o CCtjr  
好啦,现在才真正完美了。 ROkwjw  
现在在picker里面就可以这么添加了: qJ;~ANwt  
XIIq0I  
template < typename Right > ?A@y4<8R|  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const :j]6vp 6  
  { ,ojJ;w5D  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); oRbWqN`F.  
} g]f<k2  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 29:2Xu i  
sPK]:i C  
1sXCu|\q  
"==c  
"W5MZ  
十. bind  hE:~~ox  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 O<vBuD2  
先来分析一下一段例子 9':Ipf&x  
G!FdTvx$  
n~lB}  
int foo( int x, int y) { return x - y;} _h1bVd-  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 +Ug &  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 x;[)#>.'  
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。 :3M ,]W]  
我们来写个简单的。 | co#X8J  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: %/2 ` u  
对于函数对象类的版本: `*U@d%a  
e,OXngC  
template < typename Func > t3$cX_  
struct functor_trait ytj});,>  
  { \gP?uJ  
typedef typename Func::result_type result_type; +vZYuEq_  
} ; 4b}p[9k  
对于无参数函数的版本: xiW}P% bf  
0/~p1SSun  
template < typename Ret > [ &Wy $  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Y's=31G@  
  { }P2*MrkcHB  
typedef Ret result_type; 0-p^o A  
} ; Ow-ejo  
对于单参数函数的版本: lz=DGm  
1 k!gR  
template < typename Ret, typename V1 > "pt[Nm76)8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ,q*|R O  
  { \WE/#To  
typedef Ret result_type; 0faf4LzU!  
} ; NL.3qx  
对于双参数函数的版本: ok--Jyhv#  
I 6WHC*  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ;FlDRDZ%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > `_yksh3zL4  
  { og$dv 23  
typedef Ret result_type; igOX0  
} ; _U*R_2aV  
等等。。。 O4-#)#-)S~  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy xpa+R^D5G  
dZ|bw0~_!  
template < typename Func > 1N),k5I  
struct func_return T \34<+n1N  
  { v0r:qku  
template < typename T > C=c&.-Nb9  
  struct result_1 J*g<]P&p0  
  { CMC p7- v  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; GGHMpQ   
} ; |%4nU#GoB  
h(2{+Y+  
template < typename T1, typename T2 > Gad&3M0r  
  struct result_2 {{A=^rr%C  
  { R]od/u/$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; v2|zIZ  
} ; v*excl~  
} ; KXTk.\c  
G} [$M"}  
G]l/L\{  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 \.P'8As  
(O ;R~Io  
template < typename Func, typename aPicker > Q]/g=Nn ^~  
class binder_1 P,S!Z&!  
  { %.[AZ>  
Func fn; 937<:zo:  
aPicker pk; QdZHIgh`i  
public : AJ 0Bb7  
Xj?LU7  
template < typename T > d}E6d||A  
  struct result_1 2P57C;N8|  
  { 7TX$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Q-_;.xy#4  
} ; a&)$s;  
!G;BYr>X  
template < typename T1, typename T2 >  OG IN-  
  struct result_2 %Y`)ZKh  
  { ADP[KZO$ 4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ke*&*mx"L  
} ; ygm=q^bV]s  
-}qay@cDt  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ),;h  
7B _Wz9y  
template < typename T > Rv*x'w ==  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \XY2s&"  
  { "gpfD-BX  
  return fn(pk(t)); N*w{NB7L  
} A}!D&s&UH  
template < typename T1, typename T2 > i/N68  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y0'~u+KS`5  
  { Sr10ot&ox  
  return fn(pk(t1, t2)); @ceL9#:uc  
} VjSbx'i  
} ; D5T0o"A  
^sZHy4-yK#  
/4BYH?*  
一目了然不是么? %'F[(VB   
最后实现bind Se/]J<]  
!Je!;mEvI  
q[Y* .%~  
template < typename Func, typename aPicker > \LS s@\$ g  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) bir tA{q  
  { )Z?\9'6e4  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); imS&N.*3m  
} MM+nE_9lV  
~xZ )btf  
2个以上参数的bind可以同理实现。 am WIA`n=  
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。 Qa16x<Xlm  
p t{/|P  
十一. phoenix 5geZ6]|  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: q|;+Wp?  
5[qx5|O  
for_each(v.begin(), v.end(), fwyz|>H_Y(  
( j"+R*H(#  
do_ n]JfdI  
[ +>h'^/rAE  
  cout << _1 <<   " , " vw q Y;7  
] 5|[\Se#  
.while_( -- _1), BYDOTy/%nJ  
cout << var( " \n " ) FCr>$  
)  b|h`v  
); g|3FJA/  
zQ eXN7$  
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: @h\u}Ee  
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 zI>,A|yy  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 CI?M2\<g  
那么我们就照着这个思路来实现吧: D #twS  
u-Ip*1/wp  
Qgv-QcI{  
template < typename Cond, typename Actor > /Big^^u  
class do_while QXT *O  
  { oY%NDTVN  
Cond cd; Jo ]8?U(^  
Actor act; _q\w9gN  
public : Q_R&+@ju  
template < typename T > Q[F$6m%o  
  struct result_1 zw X 1&rN  
  { w0t||qj^>"  
  typedef int result_type; 4THGHS^  
} ; ;lo!o9`<  
[318Q%W&  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} |a {*r.  
r(qU~re'  
template < typename T > Pd<>E*>}c.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1@0ZP~LTB  
  { A[oxG;9xi  
  do xBcE>^{1.  
    { X6@G)68  
  act(t); ZA4vQDW  
  } n.xW"omN  
  while (cd(t)); ?g'? Ou  
  return   0 ; *e05{C:kS  
} "(d7:!%  
} ; -z4pI=  
vvG#O[| O  
*] cm{N  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). rfMzHY}%  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 MY}B)`yx=  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Ey;uaqt  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 :AB$d~${M>  
下面就是产生这个functor的类: 13P8Zmco  
.qBf`T;  
m;nT ?kv  
template < typename Actor > `H6kC$^Ofx  
class do_while_actor F&lvofy23  
  { RI_3X5.KQ  
Actor act; WY%'ps _]<  
public : =sW(2Im  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} e'zG=  
wg=ge]E5  
template < typename Cond > e[7n`ka '  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Xj<B!Wn*Xb  
} ; 5)GO  
C_= WL(  
/uzU]3KF~  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 V}kZowWD  
最后,是那个do_ G? "6[w/p  
0xM\+R~,  
0"L_0 t:  
class do_while_invoker #}W^d^-5t5  
  { =X11x)]F9  
public : Rs cU=oaKi  
template < typename Actor > ,$96bF "#  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const <k&Q"X:"  
  { }Z_w8+BZ  
  return do_while_actor < Actor > (act); O?9&6x   
} {\L /?#  
} do_; ZLJfSnB  
4` gAluJ#  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? [huS"1  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 'lym^^MjL+  
最后来说说怎么处理break和continue yb#NB)+E@  
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。 zR+EJFf  
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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