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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda R$}Hv  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 /-lW$.+{?  
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, >(n /  
ho^c#>81  
`r=^{Y  
4?(=?0/[  
  class filler (K6vXq.;\\  
  { A6_ER&9$>N  
public : |I"&Z+m  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} &~.|9P/45  
} ; E 8W*^^z(  
SLkgIb~'X  
bSI*`Dc"!  
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: G DBV  
t`}=~/#`X  
s]=XAm"4  
ixM#|Yq  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); gP8}d*W%b  
h^IizrqU  
Qt'3v"S>)  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 vfc5M6Vm)<  
(mi=I3A(  
lv.h?"Ml  
1 5|gG<-  
二. 战前分析 "3 2Ua3m:G  
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。 WQw11uMt@q  
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 r#ADxqkaV  
qS}{O0  
""V\hHdp  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :& $v.#  
  /* --------------------------------------------- */ &BKnJ {,H  
vector < int *> vp( 10 ); U[yA`7Zs}  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ~QE?GL   
/* --------------------------------------------- */ c2GTN"  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); k?3mFWc  
/* --------------------------------------------- */ ^N ;TCn  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); th"Aatmp  
  /* --------------------------------------------- */ kp?_ir  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); o"N\l{#s  
/* --------------------------------------------- */ o4rf[.z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); bTYR=^9  
CIwI1VR^  
_,Q -)\  
bS|h~B]rd  
看了之后,我们可以思考一些问题: S[8n GH#m  
1._1, _2是什么? Wa?\W&  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 )!zg=}V  
2._1 = 1是在做什么? 4|j Pr J  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 4rCw#mVtB  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 |l|$ Q;  
:=quCzG  
Y.52`s6F  
三. 动工 8*VQw?{Uee  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: c2gZ<[~  
.ArOZ{lKD>  
) TNG0[  
qMO(j%N5  
template < typename T > 0yUn~'+(Sp  
class assignment rP(;^8l"  
  { 6lr<{k7Nw  
T value; 6: R1jF*eG  
public : #cJ1Jj $  
assignment( const T & v) : value(v) {} ~-yq,x  
template < typename T2 > z^KBV ^n  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } [4])\q^q  
} ; .nA9irc  
ZS&+<kGD  
(G>g0(;D-  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ^m.%FIwR  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment (r.y   
/GNm>NSK  
KpQ@cc  
T}'*Gry  
  class holder >#;>6q9_  
  { &]KA%Db2  
public : ~^3U@( :  
template < typename T > 3P'Wk|j  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const zb!RfQ,  
  { HErG%v]nw  
  return assignment < T > (t); d(D|rf,av  
} |t58n{V.O  
} ; 5S! !@P!,  
K[-G2  
)4GCL(&  
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: IV`+B<3  
)\izL]=!t  
  static holder _1; @zsqjm  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 _^0UK|[  
}f6_ 7W%5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *@ S+J$  
而不用手动写一个函数对象。 P>] *pD  
SmP&wNHQf  
@Rqn&tA8  
k#5Qwxu`  
四. 问题分析 $C{-gx+:  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ]PH'G>x  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 =^ x1: Ak  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 %$R]NL|  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ~#rmw6y  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ukee.:{  
s%zdP  
五. 问题1:一致性 s<LYSrd  
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?|  (=Lx9-u  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 gF|u%_y-qt  
QIcc@PGT9a  
struct holder V9D>Xh!0H  
  { ,V+,3TT  
  // 5q}7#{A  
  template < typename T > RDu{U(!  
T &   operator ()( const T & r) const Y)C!N$=@Q  
  { l.SoiFDd  
  return (T & )r; mw${3j~&  
} N*}g+ IS  
} ; H7Ee0T(`  
_GL:4  
这样的话assignment也必须相应改动: `Y<FR  
mx0EEU*  
template < typename Left, typename Right > >Cglhsb:N  
class assignment Fau24-g  
  { @aWd0e]  
Left l; 8SO(pw9  
Right r; ",45p@  
public : vSJ# }&  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /V>yF&p  
template < typename T2 > `+T"^{ Z  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 6PRP&|.#  
} ; AUm5$;o,/  
y?xFF9W@H  
同时,holder的operator=也需要改动: |#O>DdKHT  
ALp|fZ\vp  
template < typename T > zhC5%R &n/  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const SGLU7*sfd  
  { =D^R,Q  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); J+Zp<Wu-  
} z7O$o/E-*  
AbOF/ g)C  
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。 -pm%F8{T]  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 u_%L~1+'  
z~RE}k  
return l(rhs) = r; :>m67Zq  
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。 ~|8-Mo1ce  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 2fMKS  
sK|+&BC  
template < typename Tp > "l-R|>6~  
class constant_t OP\m~1  
  { mq oB]H,  
  const Tp t; 9at_F'> R  
public : M:.0]'[s5  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} t``q_!s}F  
template < typename T > *~jTE;J  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ,uCgC4EP  
  { e6I7N?j  
  return t; N9BfjT}  
} 2$yNryd  
} ; %v<BE tq  
y3@5~4+  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 /n8\^4{fP{  
下面就可以修改holder的operator=了 C\gKJW^]y@  
=$F<Ac;&  
template < typename T > 8@d@T V!n&  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 2X@"#wIg  
  { Hie  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); h%>yErs  
} (cm8x  
EVDcj,b"^  
同时也要修改assignment的operator() V%[34G  
'DtC=  
template < typename T2 > 9 kLA57  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } }<=_&n  
现在代码看起来就很一致了。 "<yJ<lS&>  
klx28/]  
六. 问题2:链式操作 P?j;&@$^e  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 J*+[?FXRL  
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。 Ew*SA  
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。 irKM?#h  
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。 9qX)FB@'i;  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct XWq@47FR  
$'93:9tg  
template < typename T > F0/!+ho  
struct result_1 T3h1eU  
  { *w[0uQL5Z  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; `clp#l.ii  
} ; M.fA5rJ^  
"{M?,jP#  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: v] hu5t  
hf< [$B  
template < typename T > @5*$yi 'Cp  
struct   ref dc,qQM  
  { -s9()K(vZG  
typedef T & reference; #,Cz+ k*4  
} ; sTw+.m{F  
template < typename T > 9 f= ~E8P  
struct   ref < T &> :HkX sZ  
  { "*ww>0[  
typedef T & reference; Y@2yV(m)o  
} ; ,d$D0w  
#.@-ng6C  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: cSYMnB  
5 N:IH@  
template < typename T > 7,5Bur  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const CRPE:7,D  
  { <,,X\>B  
  return l(t) = r(t); FPukV^  
} F $1f8U8  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 kxt/I<cs  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 c]R27r E  
xt1\Sie  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ^JAp#?N^9  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 8QQh1q2  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 3_ko=& B$  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 (ty&$  
最后的布局是: 5+a5p C  
                Add J7+[+Y  
              /   \ =TJ9Gr/R&:  
            Divide   5 9E}JtLgT  
            /   \ MM(\>J[Uq  
          _1     3 a6\`r^@  
似乎一切都解决了?不。 eD!mR3Ai@D  
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。 *1,4#8tB  
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。 IO<Ds#(  
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: heQyz|o  
PP8627uP  
template < typename Right > 2ae"Sd!-2  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const <"{VVyK  
Right & rt) const }mpFo 2  
  { ~,.'#=V  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ) (0=w4  
} moL3GV%]Gq  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 pKaU [1x?%  
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。 y+nX(@~f]  
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。 r*9*xZ>8u  
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。 2=uwGIF  
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。 ~]SCf@pRk  
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? 63/a 0Yn  
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: P=R-1V  
zJov*^T-C  
template < class Action > !wTrWD!  
class picker : public Action zZ;V9KM>v  
  { 2@Oz_?O=  
public : J;'H],w}f  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ]EdZ,`B4  
  // all the operator overloaded B_ bZa  
} ; Sg*+!  
 C=qL0  
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。 CV)K=Br5&_  
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: a9NIK/9  
"EwzuM8 f  
template < typename Right > f4$sH/ 2#v  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ZmmX_!M  
  { NuW6~PV  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); hR~&}sxN  
} d'iSvd.  
D7=Irz!O\7  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Z"$iB-]  
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。 T"1=/r$Ft  
X.ecA`0  
template < typename T >   struct picker_maker pfHfw,[  
  { n;wViw  
typedef picker < constant_t < T >   > result; %<fs \J^k  
} ; >R5A@0@d5  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 8Oz9 UcG  
  { ,0{x-S0jX<  
typedef picker < T > result; <<R2 X1  
} ; w|abaMam  
7^tYtMm|U  
下面总的结构就有了: \ &47u1B  
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。 $gZiW8  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 _|T{2LvwT  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 yhrjML2K  
至此链式操作完美实现。 HuR774f[  
y?U@F/^}N  
FC WF$'cO  
七. 问题3 F}=_"IkZ  
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。 udmLHc  
L7R!,  
template < typename T1, typename T2 > 'KDt%?24  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >Y(JC#M;  
  { 6|IJwP^Q_  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); z/fSs tN  
} ,&y_^-|d  
70 Ph^e)  
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: r6GXmr  
Kg`P@  
template < typename T1, typename T2 > X,bhX/h  
struct result_2 yzZzaYv "/  
  { ;tQ(l%!  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; MJkusR/  
} ; +*,!q7Gt  
Ve${g`7&  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Y>at J  
这个差事就留给了holder自己。 <@[;IX`YN  
    (V1;`sI8  
6TTu[*0NT  
template < int Order > aRElk&M  
class holder; t2Jf+t_B7  
template <> %!eRR  
class holder < 1 > %|D) U>o{  
  { -}PE(c1%?q  
public : #RbdQH !  
template < typename T > vG7Mk8mIr  
  struct result_1 1rs.  
  { ay|jq "a  
  typedef T & result; <B>hvuCoH  
} ; w}#3 pU<<  
template < typename T1, typename T2 > UBJYs{zz  
  struct result_2 W?"l6s  
  { ?XP4kjJ  
  typedef T1 & result; D+BiclJ  
} ; -%| ] d ;  
template < typename T > ;Yv{)@'Bc  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `wZ  
  { y5F"JjQAa  
  return (T & )r; BMI`YGjY1  
} `e fiX^  
template < typename T1, typename T2 > %?, 7!|Ls  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !#~KSO}zW2  
  { Uk*(C(  
  return (T1 & )r1; k`&FyN^)  
} }V*?~.R  
} ; `Tf}h8*  
` &bF@$((  
template <> _iCrQJ0"T  
class holder < 2 > m5&Ht (I%n  
  { X)6G :cD  
public : l0;u$  
template < typename T > ]uF7HX7F  
  struct result_1 E_I-.o|  
  { pJs`/   
  typedef T & result; g],]l'7H  
} ; KC"&3  
template < typename T1, typename T2 > ~(-1mB,  
  struct result_2 tQRbNY#}Z  
  { GyMN;|  
  typedef T2 & result; /W`CqJk-*.  
} ; i/I  
template < typename T > ]*'_a@h  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const lNf);!}SM  
  { o5 ~VT!'[  
  return (T & )r; U<;{_!]  
} bq) 1'beW  
template < typename T1, typename T2 > S7WHOr9XMV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (n8?+GCa  
  { )">#bu$  
  return (T2 & )r2; y z!L:1DG  
} 2wnk~URj  
} ; YFPse.2$a  
pdER#7Tq  
Fx}v.A5  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 i7PS=]TK\  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 3 !8#wn  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: (9ZW^flY  
G_5{5Ar  
return l(i, j) = r(i, j); Y0kcxpK/  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) kr|r-N`  
(T$cw(!  
  return ( int & )i; *3E3,c8{A  
  return ( int & )j; [W{|94q  
最后执行i = j; }No#_{  
可见,参数被正确的选择了。 R.2i%cU  
n0gjcDHQ  
-?:8s v*X  
1Az&BZU[  
5+!yXkE^e  
八. 中期总结 Pv,PS.,-  
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: j>?nL~{  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 u{&=$[;  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 lK7:qo  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor }~=<7|N.  
@%2crJnkS  
F):kF_ho  
@BjB Mi,  
WRkuPj2  
W( sit;O  
九. 简化 :h(3Ep  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Ix,b-C~  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 N0}[&rE 8  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ;<[!;8  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Ye4 &4t  
  +-*/&|^等 UMBeY[ ?  
2. 返回引用。 3BGcDyYE  
  =,各种复合赋值等 y7CXE6Y  
3. 返回固定类型。 9z{}DBA  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) M,p0wsj;  
4. 原样返回。 #y7MB6-  
  operator, rA8NE>  
5. 返回解引用的类型。 -c1-vGW/  
  operator*(单目) qGR1$\]  
6. 返回地址。 m*HUT V  
  operator&(单目) sx;/xIU|  
7. 下表访问返回类型。 UtJfO`m9P  
  operator[] k~:(.)Nr  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ~N; dX[@BT  
  operator<<和operator>> Fw(  
eYoc(bG(+  
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。 ws,?ImA  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: i( +Uvtgs  
5uSg]2:  
template < typename Left > Gs|a$^V|o  
struct value_return % q!i  
  { B/K=\qmm  
template < typename T > kSol%C  
  struct result_1 *P7n YjG  
  { <3tf(?*,k]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; |5FEsts[  
} ; !,Gavt7f  
`FNU- I4s  
template < typename T1, typename T2 > k5tyOk  
  struct result_2 []N&,2O  
  { G@~e :v)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; y c<%f  
} ; 0QquxYYw,  
} ; hUp3$4w  
rVsCJuxI  
+/n]9l]#h  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait $^ir3f+  
KYKF$@ <G  
下面我们来剥离functor中的operator() ?wmu 0rR  
首先operator里面的代码全是下面的形式: qkc,93B3  
I Gb'ii=A  
return l(t) op r(t) QjJlVlp  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) [a$1{[|)  
return op l(t) xOg|<Nnl  
return op l(t1, t2) *kF/yN  
return l(t) op i>G:*?a  
return l(t1, t2) op rk ,64(  
return l(t)[r(t)] ;UX9Em  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] }V.fY3J-  
>.C$2bW<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: r z@%rOWV  
单目: return f(l(t), r(t)); RiZ}cd  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Qd% (]L[N.  
双目: return f(l(t)); cw~GH  
return f(l(t1, t2)); l,A\]QDvl  
下面就是f的实现,以operator/为例 hhylsm  
=8p[ (<F=  
struct meta_divide "Ya ;&F.'  
  { F/A)2 H_  
template < typename T1, typename T2 > CnY dj~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 4U)%JK.ta  
  { n Zx^ej\  
  return t1 / t2; T?u*ey~Tv  
} /Z#AHfKF  
} ; {BAZ`I  
O f-gG~  
这个工作可以让宏来做: 7|"G 3ck  
aa!1w93?i  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ b^8"EBo  
template < typename T1, typename T2 > \ V)`Q0}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; YWi Y[  
以后可以直接用 CSm(yB{|pC  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) \4 t;{_  
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 JL:B4 f%}B  
(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。。。) yFFNzw{  
Pff-eT+~m  
l~kxK.Ru  
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 7#*O|t/'  
aM8z_j!!u  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /~<Przw  
class unary_op : public Rettype MD>E0p)  
  { waV4~BdL  
    Left l; K~5(j{Kb8  
public : ,0>_(5  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} i~HS"n  
`wLmGv+V  
template < typename T > 2V+[:>F  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g@>y`AFnr  
      { %-!:$ 1;  
      return FuncType::execute(l(t)); /h&>tYVio  
    } _@|_`5W  
OW> >6zM  
    template < typename T1, typename T2 > iqXsD gkr  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tjm@+xs  
      { FW<YN;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Gh'{O/F4*  
    } _&@cU<bdee  
} ; uk.x1*0x  
*;.:UR[i  
H{d/%}7[v  
同样还可以申明一个binary_op U.W Mu%  
k}{K7,DM  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > n^epC>a"b  
class binary_op : public Rettype d k|X&)xTJ  
  { [vCZD8"Y8  
    Left l; U:IeMf-;  
Right r; :Sk<0VVd7  
public : 3_ =:^Z  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +n8,=}  
,76nDXy`  
template < typename T > cC,gd\}M  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yLt?XhRlp  
      { ]b&qC (  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); E|B1h!!\c  
    } 'BEM:1)  
YjG:ECj}  
    template < typename T1, typename T2 > UFa00t^5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :OY7y`hRG  
      { Dw2$#d  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); &\r_g!Mh  
    } EmcwX4|  
} ; iJu$&u  
UDa\*  
@L^30>?l  
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 'cbD;+YH  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 9n".Q-V;k  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) =j1Q5@vS  
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。 3+%L[fW`/  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! |G-o&m"  
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。。。 'P-FeN^  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 RK=YFE 0  
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) s0'Xihsw6  
下面是修改过的unary_op <QE/p0.  
\hZ9in`YlR  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > <.6$zcW  
class unary_op en gh3TZC  
  { 3^AS8%qG  
Left l; z#| tl/aP9  
  ;,LlOR  
public : `\S~;O  
uwb>q"M  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?Wp{tB9N0  
noNL.%I  
template < typename T > j,JGs[A  
  struct result_1 DcLx [C  
  { C[(Exe  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; uI[lrMQYa  
} ; IqONDdep9  
P!2[#TL0  
template < typename T1, typename T2 > T k>N4yq  
  struct result_2 $yg}HS7HC  
  { !7[Rhk7bW  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ldm=uW  
} ; l. i&.;f  
C{):jH,Rf  
template < typename T1, typename T2 > y3C$%yv0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [mk!] r  
  { 0IjQqI  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); "Mmvf'N  
} Ndx  ]5  
4;d9bd)A  
template < typename T > .W%{j()op  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |"a%S,I'  
  { )<jT;cT!&  
  return OpClass::execute(lt(t)); $PNIuC?=  
}  kQm\;[R  
enJE#4Z5&s  
} ; qu/59D  
47XQZ-}4  
@7';bfsix  
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 fM)RO7  
好啦,现在才真正完美了。 u_U51C\rb  
现在在picker里面就可以这么添加了: 4E& 3{hnp  
PDssEb7  
template < typename Right > r0\cgCn  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const nPUq+cXy]C  
  { SNd]c  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); SuW_[6 ]  
} 1)M>vdrP  
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。 Ye_)~,{,p  
%k3a34P@  
qN_jsJ  
a4! AvG  
EkqsE$52  
十. bind x3my8'h@  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 `W[oLQ  
先来分析一下一段例子 ]7^YPFc+  
ef!V EtEOv  
BY$%gIB6>  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ,Tyh._sa  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ~Hs a6F&F  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ~z!U/QR2  
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。 N LC}XL  
我们来写个简单的。 !W8'apG&[  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: rf8`|9h"7  
对于函数对象类的版本: "sRR:wzQu  
.yF7{/  
template < typename Func > #.%;U' #O  
struct functor_trait PZ;O pp  
  { MqI!i>  
typedef typename Func::result_type result_type; 7Q.?] k&  
} ; Y0U<l1(|  
对于无参数函数的版本: ^YKEc0"w(  
h^bbU.  
template < typename Ret > Ydu=J g5u7  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Qp${/  
  { sEL[d2oO  
typedef Ret result_type; W$P)fPU'  
} ; @&d/}Mx"t  
对于单参数函数的版本: Jh[fFg]  
yHhBUpIo  
template < typename Ret, typename V1 > C=AX{sn  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > [N925?--S  
  { 6kKIDEX  
typedef Ret result_type; e2%Y8ZJG.  
} ; 4>>d "<}C  
对于双参数函数的版本:  >kK  
e ?H`p"l  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > w.Ft-RXA W  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > aC$hg+U$G  
  { mg*[,_3q33  
typedef Ret result_type; z.pP~he  
} ; W04-D  
等等。。。 bY;ah;<  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy +B%ZB9  
nYMdYt04sl  
template < typename Func > eEQ 4L\d  
struct func_return 3m?3I2k  
  { t8 #&bU X  
template < typename T > }S$]MY,*  
  struct result_1 !B(6  
  { m4|9p{E  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; A3bE3Fk$  
} ; !["WnF{5eC  
H{`S/>)[   
template < typename T1, typename T2 > D'#Wc#b  
  struct result_2 5+'1 :Sa(i  
  { Rg,pC.7;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _w=si?q  
} ; 'cT R<LVo  
} ; 3ePG=^K^  
' Ky5|4  
PSNrY e  
最后一个单参数binder就很容易写出来了  &jf:7y  
X) xQKkL0  
template < typename Func, typename aPicker > Y:/z)"u,C  
class binder_1 SV}I+O_w  
  { y}5H<ZcXA  
Func fn; Y+sycdq  
aPicker pk; >c?Z.of  
public : F%t`dz!L  
kl_JJX6jPP  
template < typename T > TB4|dj-%  
  struct result_1 R-"A* /A 2  
  { j}'spKxu  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; |28z4.  
} ; ^c!"*L0E  
(5re'Pl  
template < typename T1, typename T2 > &hEtVkK  
  struct result_2 7g cr$&+e  
  { JV Fn=Mw  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _1 f!9ghT\  
} ; \SS1-UbL  
`[w:l[i  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} )}1 J.>5  
r%JJ5Al.S  
template < typename T > U|={LU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t0d1? ?G  
  { lW1Al>dW<  
  return fn(pk(t)); fn(KmuNA  
} OW\r }  
template < typename T1, typename T2 > Ua)ARi %  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WrQe'ny  
  { Tf) qd\  
  return fn(pk(t1, t2)); >fPa>[_1  
} iVLfAN @  
} ; r'#5ncB  
r1yz ?Y_P  
M3c-/7  
一目了然不是么? h.E8G^}@  
最后实现bind /\V-1 7-  
(PE x<r1   
8hZ+[E}  
template < typename Func, typename aPicker > @-Tt<pl'L  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 6LrG+p`  
  { 1WRQjT=o  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); a.#`>  
} UR44 iA]  
Ds? @ LE|  
2个以上参数的bind可以同理实现。 }9<pLk  
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。 ~tWIVj{  
8e:J{EG~  
十一. phoenix 3,=97Si=  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: /-)\$T1d  
*JDQaWzBd  
for_each(v.begin(), v.end(), z^j7wMQ  
( _8Cw_  
do_ GuPxN}n 5  
[ c! vtQ<h-  
  cout << _1 <<   " , " E*'sk  
] kAA1+rG  
.while_( -- _1), :*Lr(-N-  
cout << var( " \n " ) 7)tkqfb]  
) ~v"4;A 6  
); @&p:J0hbp  
uT:'Kkb!  
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: :jlKj}4A  
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 PTrKnuM\J_  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 <fg~+{PA&  
那么我们就照着这个思路来实现吧: L& ucTc =  
7ESSx"^B  
$5N%!  
template < typename Cond, typename Actor > n@xC?D:t*  
class do_while Y S/x;  
  { jD1/`g%  
Cond cd; ;c p*]  
Actor act; 'c7C*6;a  
public : f 1s3pr??  
template < typename T > U{/d dCf7  
  struct result_1 Z0HfrK#oU  
  { =?]H`T:  
  typedef int result_type; BdBwfH%:  
} ; @yp#k>  
L/\s~*:M  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ])F*)U  
*?bOH5$@Nw  
template < typename T > >G7dw1;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E/[>#%@i  
  { q@k/"ee*?  
  do }z%fQbw  
    { tQ=3Oa[u  
  act(t); 'EzKu~*  
  } 'KvS I=$  
  while (cd(t)); prtNfwJz1j  
  return   0 ; m31l[e  
} O|%03q(  
} ; x*>@knP<-  
Qw>~] d,Z  
c12mT(+-  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). NxY B)`~  
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。 %8Eu{3  
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<(%p  
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。 S 7pf QF  
下面就是产生这个functor的类: AXnRA W  
CjR!dh1w_  
eX)'C>4W  
template < typename Actor > u}I-#j)wap  
class do_while_actor O-P'Ff"}t  
  { Td,2.YMQ  
Actor act; K0;caqE^  
public : 6g*?(Y][  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} <pA%|]  
x[u4>f  
template < typename Cond > hTfq>jIB_  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; lw+54lZX|  
} ; ob3)bI oM  
_[)f<`!g_V  
Hk&op P9)  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ^wass_8  
最后,是那个do_ qwhDv+o  
>EE}P|=-  
M./1.k&@  
class do_while_invoker /{6&99SJcc  
  { &t)$5\r  
public : jVlXB6[-  
template < typename Actor > ,~Y[XazT  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ]@Z[/z%~04  
  { r:{;HM+  
  return do_while_actor < Actor > (act); oYx4+xH/  
} Ml,~@} p  
} do_; --OAsbr  
^8.s"4{  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? h`i*~${yg  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。  *.us IH2  
最后来说说怎么处理break和continue ;t~Y>,  
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。 "2 \},o9  
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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