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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda O4 3YY2  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 lT&wOm3  
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, lH^^77"4Qo  
ocbB&  
uP3_FX: e  
^)!F9h+  
  class filler \`<cH#  
  { @:0ddb71  
public : `?g`bN`Vn  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} bu7'oB~:V^  
} ; 2aZw[7s  
%_-zWVJ  
9h90huyKF  
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: #m{{a]zm^  
8M*PML4r  
gbeghLP[?  
vr^~yEr  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); `nXVE+E@  
AmPMY:1i"  
0kQPJWF  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 jxa D&4Fs8  
>KLtY|o)  
AUVgPXOwd  
b !@Sn/  
二. 战前分析 qW:)!z3\  
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。 G|w=ez  
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 , ^F)L|  
GDhE[of  
4D%9Rc0 G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); '3]p29v{  
  /* --------------------------------------------- */ g[ 0<m#"  
vector < int *> vp( 10 ); v0Dq@Q1  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);  XY.5Rno4  
/* --------------------------------------------- */ $mmup|;(  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); >h2%[j=  
/* --------------------------------------------- */ uJHu>M}~  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); B_U{ s\VY  
  /* --------------------------------------------- */ H7U li]e3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); {Sl57!U5  
/* --------------------------------------------- */ OdWou|Gz  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); xqXDxJlns  
5J)=}e  
(BxJryXm  
+MbIB&fRCB  
看了之后,我们可以思考一些问题: R3)57OyV  
1._1, _2是什么? [XRCLi}  
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。 l+V,DCE  
2._1 = 1是在做什么? %<?0apO  
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。 E5el?=,i  
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。 bPD`+: A_  
8(.mt/MR  
R+q"_90_  
三. 动工 Xtz-\v#0o'  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: KTvzOI8  
pL1Q7&&c0  
6iEhsL&K  
zf4Ec-)  
template < typename T > 9][(Iu]h7  
class assignment qmTb-~  
  { YSJy`  
T value; F/m^?{==~*  
public : -LDCBc"  
assignment( const T & v) : value(v) {} *#%9Rp2|  
template < typename T2 > +X`V|E,no  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } I)q,kP@yY  
} ; $@d9<83=  
wiaX&-c]8  
A7! g  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 72sD0)?A  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 6C>_a*w  
PiV7*F4qI.  
n9pN6,o+  
E_F5(x SA  
  class holder }R3=fbe,\  
  { +$xeoxU>;  
public : mS#zraJn5  
template < typename T > ccCzu6  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const %N;!+ ;F_g  
  { Z3k(P  
  return assignment < T > (t); /vY_Y3k#  
} Zh5RwQNE~  
} ; p~ C.IG  
VL[R(a6c <  
Y+4o B  
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: 8ul&x~2;X  
8<mjh0F-,  
  static holder _1; *5zrZ]^  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 e *(b  
Tu{h<Zy  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )!g{Sbl  
而不用手动写一个函数对象。 KZ!3j_pKy  
nd;fy$<J\  
d!KsNkk  
2^t#6XBk/  
四. 问题分析 | K?#$~  
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。 ;})5:\h  
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。 bifS 2>c  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ]M)O YY  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ZpUCfS)|&  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 2&+#Vsm`V  
Auy_K?he]  
五. 问题1:一致性 ZcuA6#3B  
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?| J7C4V'_  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 P5lqSA{6  
H$af /^  
struct holder 7nbB^2  
  { _#$ *y  
  // > 0{S  
  template < typename T > U yw-2]!n  
T &   operator ()( const T & r) const s5RjIa0$7  
  { v+jsC`m  
  return (T & )r; KXV[OF&J  
} IHgeQ F ~  
} ; *lef=:&,,  
,uzN4_7u  
这样的话assignment也必须相应改动: *. 3N=EO  
@fu M)B1"  
template < typename Left, typename Right >  )>D+x5o]  
class assignment Q'k\8'x  
  { [4fU+D2\d  
Left l; iK?b~Q  
Right r; "<}&GcJbz  
public : J5h+s-'  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &V|>dLT>A  
template < typename T2 > e4~>G?rM_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Y(\T- bI  
} ; )BfT7{WN  
#W.vX?-'0  
同时,holder的operator=也需要改动: y=Mq(c:'UN  
b':|uu*/  
template < typename T > }F+zs*S  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Qu,8t 8  
  { 9h/>QLx  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); P}.7Mehf  
} AxxJk"v'y  
.^$YfTabq  
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。 3] 1-M  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 pZ#ap<|>I  
v/*Y#(X  
return l(rhs) = r; 2<mW\$  
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。 sH[ -W-  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: I\qYkWg7  
K[chjp!$l  
template < typename Tp > pT?Q#,fh  
class constant_t yL;M"L  
  { c9R 5w.t:  
  const Tp t; UpXz&k  
public : w&4~Q4  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} y7KzW*>g :  
template < typename T > ~2EHOO{  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const yqSs,vz  
  { Tz2-Bp]h  
  return t; (M =Y&M'f  
} OT^%3:zg  
} ; B3Jgd,[  
9dMrgz&'  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 T32BnmB{  
下面就可以修改holder的operator=了 y8VpFa  
Q-#$Aa  
template < typename T > 2 xw6 5z  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const <8UYhGK  
  { iYnEwAoN;  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ;,&8QcSVY  
} 10#oG{ 9  
VL' fP2  
同时也要修改assignment的operator() R:p62c;Tv0  
MxzLK%am  
template < typename T2 > Knhp*V?  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } q9"=mO0J+  
现在代码看起来就很一致了。 ,]}?.g  
0J.dG/I%  
六. 问题2:链式操作 zi~5l#I  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ?S?2 0  
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。 H A}f,),G  
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。 ,3I^?5  
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。 $./bjV%  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Ifk#/d  
"m{,~'x  
template < typename T > t6c<kIQ:-O  
struct result_1 X0{/ydG F8  
  { 1_$xSrwcF  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; nN$Y(2ZN  
} ; uS&| "*pR  
Ax oD8|  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 6 \B0^  
@DW[Z`X  
template < typename T > 2cu#lMq  
struct   ref HE<1v@jW  
  { Y-ux7F{=z  
typedef T & reference; ]CU]pK?nq  
} ; >r &;3:"  
template < typename T > >hY" 3  
struct   ref < T &> |}){}or  
  { UN"(5a8.  
typedef T & reference; s<x1>Q7X~  
} ; -st7_3  
_ >` X]I;  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Hn,:`mj4-6  
K.gEj*@  
template < typename T > Z -%(~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const wOB azWa   
  { LtT\z<bAI  
  return l(t) = r(t); (I@bkMp  
} ,(a5@H$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。 HaA1z}?n  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 )hwV`2>l  
p8wyEHB  
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 D+lzFn$3  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: lq.Te,Y%w  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 3Q/#T1@  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 {;2i.m1  
最后的布局是: $- +/$!  
                Add \b}~2oX  
              /   \ O7']  
            Divide   5 @{h?+ d  
            /   \ >-E<n8  
          _1     3 ,_!6U  
似乎一切都解决了?不。 cYNJhGY  
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。 ,? E&V_5  
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。 m?s}QGSka  
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: # N~,F@t  
w",? Bef  
template < typename Right > F#xa`*AP  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const dQezd-y*  
Right & rt) const g%[n4  
  { /8@m<CW2Y  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); J H.K.C(  
} QbhW!9(,  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 H* !EP  
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。 %/kyT%1  
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。 ]IJRnVp%  
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。 ^"8G`B$r  
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。 9Qj2W  
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? wLuv6\E  
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: OEdJc\n_R  
ujW1+Oj=~  
template < class Action > "S~_[/q  
class picker : public Action 6]Q3Yz^h  
  { FDR1 Gy  
public : dAJ,x =`  
picker( const Action & act) : Action(act) {}  Do?P<x o  
  // all the operator overloaded nW\(IkX\  
} ; l2b{u GE  
Y^$HrI(vq  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 'NZGQeb K  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: %Qn(rA@9  
b(GFMk  
template < typename Right > Np)3+!^1"  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 3E} An%  
  { eT"Uxhs-}  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); O`FqD{@V  
} OH<?DcfeL  
T0j2a &Pv  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > IL7`0cN(  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 B68H&h]D#'  
4{9d#[KW  
template < typename T >   struct picker_maker x@P{l&:>  
  { 6FfOH<\z6i  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ?_6YtR,{  
} ; b|^I<7  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ^ L:cjY/  
  { Hv#q:R8  
typedef picker < T > result; lQPqcZd  
} ; ?y},,  
(k-YI{D3  
下面总的结构就有了: uK*Nu^  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Hr;h4J  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 &UAe!{E0  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 5,+\`!g  
至此链式操作完美实现。 )J/HkOj"V  
ScnY3&rc  
toa-Wa{  
七. 问题3 %@& a7JOL  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 {I%y;Aab8  
jigs6#  
template < typename T1, typename T2 > 5''*UFIF1  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {}e^eJ  
  { Y{Ap80'\6  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); g=]&A  
} ]XUl@Y.   
(VHND%7P  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ;##]G=%  
D>ai.T%n  
template < typename T1, typename T2 > 1uG=`k8'k  
struct result_2 o|S)C<w  
  { <MD;@_Nz\  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ru.5fQ U  
} ; p(3sgY1  
4dhqLVgL{  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ^kj=<+ v#  
这个差事就留给了holder自己。 f%^'P"R  
    )jW(6  
kv|,b  
template < int Order > -$Y8!54  
class holder; ^,s?e.u$8`  
template <> fhpX/WE6  
class holder < 1 > dK?); *w]  
  { &TN2 HZ-bJ  
public : Yt1mB[&f^  
template < typename T > =(U/CI  
  struct result_1 0TE@xqW  
  { G^h_ YjR`*  
  typedef T & result; Rmh*TQu  
} ; Hw_o w?  
template < typename T1, typename T2 > B< ;==|  
  struct result_2 %&] 1FhL  
  { UKB_Yy^Y  
  typedef T1 & result; P 15:,9D  
} ; y]qsyR18i  
template < typename T > p,#6 @*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;"7/@&M\m  
  { ^KHLBSc:  
  return (T & )r; 3l:XhLOj  
} 6OUvrfC(H  
template < typename T1, typename T2 > mVf.sA8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const to3?$-L  
  { aPIr_7e  
  return (T1 & )r1; L4974E?S  
} 3A0_C?E  
} ; [STje8+V  
1t~({Pl<>  
template <> }Jxq'B  
class holder < 2 > {Bs+G/?o/  
  { hTS|_5b  
public : ]mkJw3  
template < typename T > `"<2)yq?  
  struct result_1 p]f&mBO*  
  { 9`X&,S~e  
  typedef T & result; N=fz/CD)I  
} ; -q2MrJ*  
template < typename T1, typename T2 > 8]*Q79  
  struct result_2 jPwef##~7  
  { D$pj#  
  typedef T2 & result; wa?+qiWnrl  
} ; ZJXqCo7O  
template < typename T > nk08>veG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const qzdaN5  
  { c cr" ep  
  return (T & )r; zGs|DB  
} z[ #6-T &  
template < typename T1, typename T2 > pcpxe&S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const kyAs'R @z  
  { `!Ln|_,d  
  return (T2 & )r2; Y^eX@dE FR  
} u~Lu<3v  
} ; & l^n4  
BR3mAF  
wixD\t59X  
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> >。 rgR?wXW]jE  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: el Kx]%k*)  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: y9 uVCR  
Sr7@buF  
return l(i, j) = r(i, j); m!!;/e?yx  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) gE=Wcb!  
{5x>y:v  
  return ( int & )i; Y@:3 B:m#  
  return ( int & )j; m.1 46  
最后执行i = j; m^0A?jBrR  
可见,参数被正确的选择了。 Qv!rUiXq  
pGk"3.ce  
mVrKz  
\9jpCNdJ  
"'aqb~j^  
八. 中期总结 Gc}0]!nrW9  
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: 1Zq   
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 $~hdm$  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 /,t| !)\]  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Em9my2oE  
ScHlfk p  
onh?/3l  
2mOfsn d@  
AO8:|?3S  
T g\hx>  
九. 简化 @ V5S4E  
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。 (\uA AW"  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 3GINv3_  
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: x 8M#t(hw  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 `vH&K{   
  +-*/&|^等 h9Z[z73_a  
2. 返回引用。 C zpsqTQ  
  =,各种复合赋值等 B%(K0`G#X  
3. 返回固定类型。 Fj3^ #ly  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) |$w0+bV*  
4. 原样返回。 0$?qoS  
  operator, 6m\*]nOy4  
5. 返回解引用的类型。 xOgq-@`  
  operator*(单目) (WkTQRcN,  
6. 返回地址。 a[JZ5D  
  operator&(单目) 5~-}}F  
7. 下表访问返回类型。 YiBOi?h9  
  operator[] 9<~,n1b>x  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 X@eg<]'m  
  operator<<和operator>> yI *M[0  
q|/!0MU"  
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。 {V=vn L--  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: o] S`+ZcV  
Lqq*Nr  
template < typename Left > B,:23[v  
struct value_return -MUQ \pZ  
  { |'@V<^GR  
template < typename T > K.r!?cfv  
  struct result_1 mR6E]TuM  
  { P69>gBZYD  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; b/G8M r  
} ; ;]"n?uo  
y#nSk% "t"  
template < typename T1, typename T2 > w0\4Wa  
  struct result_2 L&rO  6  
  { - Ra\^uz  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 'bG1U`v=3  
} ; (T4k~T`3  
} ; U0zW9jB  
UzN8G$92qF  
B\NcCp`5  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait @!,D%]8"  
-^y1iN'D  
下面我们来剥离functor中的operator() pO5v*oONz+  
首先operator里面的代码全是下面的形式: l`oT:  
8[f8k 3g  
return l(t) op r(t) @ > cdHv  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) H2s*s[T -  
return op l(t) $kM '  
return op l(t1, t2) s%hU*^ 8  
return l(t) op &~42T}GTWG  
return l(t1, t2) op c-v*4b/d  
return l(t)[r(t)] %oMWcgsdJi  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 4h(jw   
TR+Q4Y:  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: /1H9z`qV  
单目: return f(l(t), r(t)); rn[$x(G  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ,WzG.3^m  
双目: return f(l(t)); JIB?dIN 1  
return f(l(t1, t2)); qW+=g]x\  
下面就是f的实现,以operator/为例 HarYV :  
(xjqB{U  
struct meta_divide fc["  
  { / O|Td'Z  
template < typename T1, typename T2 > k q/t]%(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 6zELe.tq  
  { b "`ru~]  
  return t1 / t2; \=$EmHF  
} qAnA=/k`  
} ; =I %g;YK  
qZ `nZi  
这个工作可以让宏来做: YLD-SS[/>  
Sa( yjF1  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ z%++\.g_  
template < typename T1, typename T2 > \ X!7 c zt  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Omp i~  
以后可以直接用 "m wl-=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) (9Fabo\SH  
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 F]/L!   
(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。。。) 1kbT@  
f%`*ba" v  
\Ac}R'  
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 &Bj,.dD/a  
TXZ(mj?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 49iR8w?k  
class unary_op : public Rettype *1 n;p)K  
  { Mb2:'u [  
    Left l; |) x'  
public : f)p>nW?Z  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} @>qx:jx(-S  
pil0,r $D  
template < typename T > )< &B&Hp  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -lJx%9>  
      { *%P>x}6w3  
      return FuncType::execute(l(t)); ]}UeuF\  
    } u=_bM2;~Z  
5bu[}mJ  
    template < typename T1, typename T2 > .5jnKU8NF  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  '7S!6kd?  
      { 34/]m/2NZK  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); lBizC5t!o  
    } [=]+lei  
} ; 7,) 67G;  
)*psDjZ7*  
X|lElN  
同样还可以申明一个binary_op +0oyt?  
c4!c_a2pS  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .Um?5wG~i  
class binary_op : public Rettype =!1-AR%.^  
  { s0~05{  
    Left l; {<''OwQF~+  
Right r; ,v$2'm)V  
public : k;"R y8[k  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} X+?Il)Bv  
>o0&:h|>$'  
template < typename T > ! 0>!tW  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L@gQ L  
      { 35]j;8N:  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 2XETQ;9  
    } Mhu53DT  
P;HVLflu  
    template < typename T1, typename T2 > m<X#W W)N  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \Y>#^b?  
      { )V9Mcr*Ce6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); l`~a}y"n  
    } Z>>gXh<e[  
} ; 8|S1|t,  
FcA)RsMI*  
p[af[!  
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 :>AW@SoTp  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 qb>|n1F_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) rE bx%u7Q  
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。 hB2s$QS  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! iECC@g@a  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 q>D4ma^  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 M[`w{A  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) `[C  v-  
下面是修改过的unary_op Q*mMF@-:  
A|`Joxr  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ~_f |".T  
class unary_op +7lRP)1R  
  { Xj})?{FP  
Left l; X1 0"G~0  
  )$lSG}WD  
public : X d19GP!  
[pRVZV  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} v ,G-k2$Qe  
8vX*SrM  
template < typename T > OxmlzQ"vM  
  struct result_1 N$ qNe'b  
  { K 8yyxJ  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; + aXk^+~j  
} ; l7D4`i<F  
j"D0nG,  
template < typename T1, typename T2 > )"i>R ~*  
  struct result_2 "OS]\-  
  { @y;tk$e  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @=MZ6q  
} ; 6>LQGO  
Chb 4VoE  
template < typename T1, typename T2 > D@lAT#vA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y ? {PoNI  
  { FgHB1x4;  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ZhJ|ZvJ  
} +lDGr/  
![X.%  
template < typename T > ]Nd'%M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tx|"v|&e2  
  { 2'O!~8U  
  return OpClass::execute(lt(t)); yaYIgG  
} J7 *G/F  
UtGd/\:  
} ; n/-p;#R  
2Xj-A\Oh~  
i}$N&  
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 F|n$0vQ*  
好啦,现在才真正完美了。 9bzYADLI  
现在在picker里面就可以这么添加了: YiI:uG!|D  
v&CO#vK5.  
template < typename Right > b3 %&   
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Ph! KL\  
  { jQK2<-HZ3  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); z*k 3q`=>  
} Ie`SWg*WL  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 9q0,K" x)  
vCU&yXGl  
i>kNz(*  
:;hBq4h  
8HH.P`Vk#  
十. bind ]B[/sqf  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ^&G O4u  
先来分析一下一段例子 E{k%d39>  
L[[H&#\  
A0N ;VYv  
int foo( int x, int y) { return x - y;} !i"9f_  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 dC;d>j,  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 >`,#%MH#  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 EK-bvZ  
我们来写个简单的。 pg}DC0a  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: MS*Mem,  
对于函数对象类的版本: Q&U= jX  
n.H`1@  
template < typename Func > i]^*J1a  
struct functor_trait :R|2z`b!  
  { r<f-v_bxF  
typedef typename Func::result_type result_type; ~E:/oV:4 >  
} ; i7w}`vs  
对于无参数函数的版本: 3bI|X!j  
~BYEeUo;%v  
template < typename Ret > 3 z/O`z  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ?'$. -z:  
  { N(({2'Rr  
typedef Ret result_type; r{:la56Xd  
} ; 0\ytBxL  
对于单参数函数的版本: )*L?PT  
cX=b q_  
template < typename Ret, typename V1 > B& f~.UH  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > k^%TJ.y@  
  {  ;;"c+  
typedef Ret result_type; 5A=xFj{  
} ; !E>3N:  
对于双参数函数的版本: jQwg)E+o;  
v'Py[[R  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ^MWW,`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > &B5 Rzz-'  
  { CYic_rF$  
typedef Ret result_type; qpEC!~ y  
} ; MvjwP?J]  
等等。。。 r'JK$9  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy >,Swk3  
T.Y4L  
template < typename Func > TX5/{cHd  
struct func_return zm^p7&ak$  
  { N@`9 ~JS  
template < typename T > v_ F?x!  
  struct result_1 FVLA^$5c  
  { x?k |i}Q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; bA9dbe  
} ; w!Lb;4x ?  
nOoh2jUM  
template < typename T1, typename T2 > E=U^T/  
  struct result_2 V@s/]|rf,  
  { gdn,nL`dP  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !Q/O[6  
} ; ~s ja^  
} ; ++RmaZ  
sVl:EVv  
'A@Oia1;{  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 C g,w6<7  
%RF   
template < typename Func, typename aPicker > BO cEL%+  
class binder_1 _"e( ^yiK  
  { vH:+  
Func fn; KB-#):'  
aPicker pk; HQ#L |LN  
public : ha'm`LiX  
7^}Z%c  
template < typename T > ea;c\84_N  
  struct result_1 Tf]VcEF  
  { X/D9%[{&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Dg4^ C  
} ; bX1! fa  
#[ rFep  
template < typename T1, typename T2 > ZFw743G  
  struct result_2 @[ N~;>  
  { si4=C  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; w0>)y -  
} ; [~H`9Ab=  
3mn-dKe((  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} )$.9Wl Q  
Y7I  
template < typename T > .c K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~bQ:gArk  
  { pv.),Iv-68  
  return fn(pk(t)); X~VZ61vNu  
} >R!I  
template < typename T1, typename T2 > :<G+)hIK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e/~<\  
  { yq^$H^_O p  
  return fn(pk(t1, t2)); RR {9  
} fH{$LjH(  
} ; \DdVMn  
?4dd|n  
&%51jM<  
一目了然不是么? A)0m~+?{J  
最后实现bind 'n`$c{N<tM  
KUV{]?'  
,tc]E45  
template < typename Func, typename aPicker > obkv ]~  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) a'.=.eDQ  
  { \shoLp   
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ~oyPmIcb  
} W| eG}`  
Hd}t=6  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ^8t*WphZC  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 vx,6::%]  
@y%qQe/g  
十一. phoenix Gs?sO?j  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Xc<9[@  
Cf 8 - %  
for_each(v.begin(), v.end(), {i?K~| h  
( a.Vs >1  
do_ ITOGD  
[ P=i |{vv(  
  cout << _1 <<   " , " l)eaIOyk  
] 2Nszxvq,  
.while_( -- _1), )7TTRL  
cout << var( " \n " ) xpo}YF'5  
) v<4X;4p^  
); jtJU 5Q  
O~1p]j  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: UzRF'<TWf  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor S!c@6&XJm?  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 @ uWD>(D  
那么我们就照着这个思路来实现吧: U;Wmx  
7E]l=Z`x  
hj[g2S%X  
template < typename Cond, typename Actor > }e6:&`a xD  
class do_while 3@A k6Uh  
  { s;)tLJ!  
Cond cd; <i?-x&Q?=  
Actor act; Sa(r l^qZ2  
public : 7tnzgtal  
template < typename T > `fHiY.-  
  struct result_1 BF#e=p  
  { |8rJqtf +&  
  typedef int result_type; Y`RfE  
} ; F:U_gW?  
>.A:6  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} cZ,_O~  
b(,[g>xH   
template < typename T > q3:' 69  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m/h0J03'T  
  { *GMRu,u2  
  do mI18A#[ 3  
    { 8gdOQ=a  
  act(t); G 3x1w/L  
  } k#M W>  
  while (cd(t)); :@L5=2Z+  
  return   0 ; [O'p&j@  
} ]YKWa"  
} ; O2B$c\pw  
r3)t5P*_  
%dQX d ]  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). w,$17+]3  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 z AIC5fvu  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 S^.=j oI  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 YEj U3^@  
下面就是产生这个functor的类: LdL\B0^l  
mLqm83  
 O@$i  
template < typename Actor > C\[UAxZ3X  
class do_while_actor .42OSV  
  { C?J%^?v  
Actor act; hkxZ=l  
public : bL%)k61G_v  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} %(6WrE5F6  
]vrs?  
template < typename Cond > CSs6Vm!=  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; :4TcCWG  
} ; lX7^LB  
&3. 8i%  
:'=C/AL  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ,%^0 4sl  
最后,是那个do_ )}v2Z3:  
+ u+fEg/A  
^~od*:  
class do_while_invoker bHNaaif}P  
  { wz=I+IN:  
public : Gz:a1-x  
template < typename Actor > S7*:eo  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 5 Da( DA  
  { [d}1Cq=_  
  return do_while_actor < Actor > (act); \~>#<@h  
} UK/k?0  
} do_; ;'kH<Iq  
C 0wq  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? AnQRSB (  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 P[~a'u  
最后来说说怎么处理break和continue 4{=Em5`HbO  
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。 M9nYt~vHX  
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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