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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda % kJh6J  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Xn PJC'  
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, u*U_7Uw$  
A%P 8c  
f>O54T .L.  
<3)|44.o&  
  class filler k+f1sV[4}  
  { T^d#hl.U  
public : 2'|XtSj  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ,YQ=Zk)w  
} ; IL2e6b  
XNKtL]U}$  
g(KK9Unu  
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 2!}R  
sC!1B6:  
>,kL p|gA  
4v0dd p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); KUlB2Fqi  
Ko4)0&  
0 -!?W  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 `S5>0r5[  
=A$Lgk>|  
GA(OK-WUd  
!~?W \b\:  
二. 战前分析 v^<<[I2 C  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ^dheJ]n=k  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 [y_yPOv  
/4(Z`e;0  
'lxLnX  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]!]`~ Z/  
  /* --------------------------------------------- */ =7FE/S  
vector < int *> vp( 10 );  ^8b~ZX  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ! Zno[R  
/* --------------------------------------------- */ e',hC0&S  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); F19;RaP+  
/* --------------------------------------------- */ %uh R'8"  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 9qnuR'BDu  
  /* --------------------------------------------- */ Tavtr9L0XY  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); _RN/7\  
/* --------------------------------------------- */ ) )fDOJ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); u):X>??  
9)#gtDM%J  
A J<iM)l|  
X77A; US  
看了之后,我们可以思考一些问题: @gs26jX~2}  
1._1, _2是什么? 37J\i ]  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 0Ddn@!J*  
2._1 = 1是在做什么? ww-XMz h  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 JqL<$mSep  
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。 ]lymY _ >  
] ,!\IqO  
JJ^iy*v  
三. 动工 p Z0=  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: t^`<*H  
luJ{Iq  
We[<BJ o4  
|3s.;w K  
template < typename T > *K]>}  
class assignment eUX@9eML  
  { C}x4#bNK  
T value; .a ~s_E  
public : 0*37D 5jH  
assignment( const T & v) : value(v) {} 3FGbQ_  
template < typename T2 > #k"1wSx16  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 516VQ<?B  
} ; \a{Aa  
B)( p9]q  
nwZ[Ygl|  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 c2tEz&=G  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ~r(g|?}P  
$I?=.:<+  
>l7eoj  
N{?Tm`""  
  class holder 43UJ#rF  
  { bx+(.F  
public : NTXws4'D  
template < typename T > {Bav$kw;?e  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const m~Lf^gbG?  
  { VZU Zngw  
  return assignment < T > (t); ,\.YJD>z  
} QT7w::ht  
} ; sV9{4T~#|  
g @c=Bt$  
&. |;yt%v  
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: TKj/6Jz|  
u i s:\Uc  
  static holder _1; AlPL;^Y_l  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 O^QR;<t'  
&6|6J1c8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \#h})`  
而不用手动写一个函数对象。 O+CF/ipX/  
eY0Ly7  
yb@X*PW/z  
SL?%/$2g=O  
四. 问题分析 (H|%?F;{l  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 VWnu#_(  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 8eg2o$k_,#  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 d +*T@k]>M  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 17MN8SfQ  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 )W_ Y3M,  
`R4W4h'I  
五. 问题1:一致性 '=@-aVp  
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?| _*OaiEL+:  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 "6|'& 6&  
OF<[Nh\.  
struct holder -y7l?N5F>  
  { ;ph+ZV  
  // DYy@t^sC  
  template < typename T > `Z;B^Y0  
T &   operator ()( const T & r) const ,d/CU  
  { 8EW`*+%=  
  return (T & )r; ];YglHH  
} ]ly)z[is"]  
} ; [4V|UvKz  
VNOK>+  
这样的话assignment也必须相应改动: VfJX<e=k  
Zp% ""  
template < typename Left, typename Right > @E&X &F%  
class assignment V!yp@%D  
  { Q!BkS=H30K  
Left l; -7C=- \]  
Right r; (AyRs7Dkn  
public : ( S C7m /  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} X:zyzEhS  
template < typename T2 > /_ hfjCE  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ul5::  
} ; A_X^k|)T  
qB` 0^V  
同时,holder的operator=也需要改动: (>)+;$Dr,\  
%>x0*T$$  
template < typename T > v]d?6g  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const I%VV4,I&pK  
  { 7@e[:>e  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); U3VsMV*Y  
} j3V"d3)  
R[ +]d|L  
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。 YA/H;707l  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 W+-f `  
Nt,]00S\w  
return l(rhs) = r; Q>+_W2~]  
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。 hH|XtQ.n^  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: s]V{}bY`  
$yxIE}  
template < typename Tp > CO6XIgTe  
class constant_t zL[U;  
  { @N:3`[oB  
  const Tp t; U`vt/#j 1  
public : :`!mCW`Q-  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 9R t(G_'  
template < typename T > nu1w:  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const  hE?GO,  
  { })yb   
  return t; .bY1N5=sz  
} [))2u:tbS\  
} ; 'KW+Rr~tZn  
7u&H*e7  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ;*85'WcS  
下面就可以修改holder的operator=了 im^I9G  
.jG.90  
template < typename T > (vYf?+Kb  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const aV0;WH_3  
  { v2dSC(hRZ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); H603L|4  
} Q=9VuTE  
EzY scX.[  
同时也要修改assignment的operator() fh5^Gd~  
s*A|9u f5  
template < typename T2 > ;tIIEc  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 0$dY;,Q.  
现在代码看起来就很一致了。 'rcsK  
| Y,X=Ed  
六. 问题2:链式操作 XQ?)  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 W1M/Z[h6)5  
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。 KTS7)2ci  
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。 4 9+}OIX  
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。 c+ H)1Dfq  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct n*]x02:LjZ  
A5 J#x6@  
template < typename T > :d/:Ga5v!  
struct result_1 NIcNL(]  
  { v(WL 3[y;  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; u>-uRz<)t  
} ; s9)8{z  
hrtN.4p[  
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: I[YfF  
e[Ul"pMvS`  
template < typename T > l=.InSuLT  
struct   ref @%okaj#IO  
  { ,jdKcWy'  
typedef T & reference; >5YYij5Aj  
} ; Tu T=  
template < typename T > @zpHem dB  
struct   ref < T &> =?QQb>  
  { "nS{ ;:  
typedef T & reference; Uu<sntyv  
} ; Pp")hFx  
Szob_IEq,  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: U*#E aL  
A 5\"e^>  
template < typename T > '"NdT7*+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const JZ*?1S>  
  { ~s^6Q#Z9|  
  return l(t) = r(t); fTnyCaB  
} (5\d[||9g  
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。 /-} p7AM  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 /:];2P6#X  
$[9V'K  
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 PfMOc+ q  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: NhaeAD $e  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 % w/1Uo24  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Y K62#;  
最后的布局是: kKTED1MW&W  
                Add r4qV}-E  
              /   \ ^*T{-U'  
            Divide   5 Xv;ZAa  
            /   \ D_`)T;<Sp  
          _1     3 LHGK!zI  
似乎一切都解决了?不。 z K]%qv]  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。  7qdl,z  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 "gVH;<&]  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: QrRCsy70  
(inwKRH  
template < typename Right > b8xfV{3L  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const nT6iS}h  
Right & rt) const dXy"yQ>{  
  { &ppZRdq]  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Vam8NnZ|r  
} 0Nzv@g{3  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 oML K!]a  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ?J1&,'&  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Le+8s LE`Y  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 dJgOfg^  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 GAe_Z( T  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 4zvU"np  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 3xR#,22:}  
H<3b+Sg  
template < class Action > k{$"-3ed  
class picker : public Action BJ;cF"Kp  
  { T%xL=STJNy  
public : !)1Zp*  
picker( const Action & act) : Action(act) {} >@\?\!Go  
  // all the operator overloaded xH .q  
} ; krT!AfeV  
{.[,ee-)9  
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。 v}t :}M<;  
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: "h|0]y^2  
D+nj[8y  
template < typename Right > @G&xq "Fg7  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const U\plt%2m>  
  { s.Ic3ITd,  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $XzlW=3y  
} "pJ EzC  
:BiR6>1:  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ymJw{&^am  
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。 B~?Q. <M  
U0=zuRr n  
template < typename T >   struct picker_maker 246!\zf  
  { 'wHkE/ 83  
typedef picker < constant_t < T >   > result; {}2p1-(  
} ; k:yu2dQh  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > m|?J^_  
  { mAERZ<I  
typedef picker < T > result; x" =q+sA  
} ; ~ZIRCTQ"  
P_Ja?)GT  
下面总的结构就有了: zb*4Nsda:  
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。 FO3*[O   
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。 icbYfgQ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 YZ+g<HXB  
至此链式操作完美实现。 $CV'p/^En  
>dH*FZ:c  
Uv$ u\D+@[  
七. 问题3 4B,A+{3yL  
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。 / =<u l-K  
tUnVdh6L.B  
template < typename T1, typename T2 > QiL  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tXuxTVhoT  
  { _Pm}]Y:_  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); `^Sq>R!;  
} Z0@ImhejuB  
soCHwiE  
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: =5#Jsn?U  
c.> (/  
template < typename T1, typename T2 > xJ.!Q)[  
struct result_2 q/G5aO*  
  { TniKH( w/  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; `cRB!w=KHV  
} ; U6 R4UK  
*XR~fs?/*W  
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`dzo`f  
这个差事就留给了holder自己。 (NlEb'~+  
    YCdxU1V  
Z*B(L@H  
template < int Order > Kt0Tuj@CY  
class holder; S,>n'r[  
template <> cC]1D*Bn  
class holder < 1 > LxDhthZi_  
  { %P6!vx:&^b  
public : N* -Z Jv  
template < typename T > _ h-X-s Y  
  struct result_1 HK.J/Zr  
  { cW%O-  
  typedef T & result; jg/<"/E  
} ; .k(_ j.v  
template < typename T1, typename T2 > <5^(l$IBj  
  struct result_2 !d )i6W?  
  { VG7#6)sQoK  
  typedef T1 & result; q,Q|Uvpk  
} ; AXI:h"so  
template < typename T > J8'zvH&I  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const xb;m m9H  
  { f ebh1rUX  
  return (T & )r; uwzT? C A6  
} K>6p5*&  
template < typename T1, typename T2 > znRhQ+8;!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {HDlv[O%  
  { z#/*LP#oY  
  return (T1 & )r1; <ZdNPcT<s  
} }aIf IJ  
} ; c,ek]dTj  
O,v$'r W  
template <> 0&~u0B{  
class holder < 2 > >c eU!=>  
  { 3!W&J  
public : RkM!BcB  
template < typename T > b>WT-.b0  
  struct result_1 {xH@8T$DX  
  { I-"{m/PEdg  
  typedef T & result; n5/Q)*e0'#  
} ;  (v}:  
template < typename T1, typename T2 > YJ$ =`lIM  
  struct result_2 bS<p dOX_  
  { 0rUf'S ?K  
  typedef T2 & result; U @|_5[nl  
} ; .|-y+9IP  
template < typename T > G.T1rUh=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !HYqM(|{.  
  { xcA:Q`c.{  
  return (T & )r; X;tk\Ixd  
} E .5xzY  
template < typename T1, typename T2 > }XU- J An  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const e+TNG &_  
  { t1S~~FLE  
  return (T2 & )r2; b.&YUg[#  
} {'(8<n57  
} ; 8),Y|4  
2hP8ZfvIR  
.VT,,0  
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> >。 6np wu5!  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: a$m?if=  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: %b9M\  
Viw3 /K  
return l(i, j) = r(i, j); =KLYR UW  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) QZol( 2~Y  
D.?gV_  
  return ( int & )i; cALs;)z  
  return ( int & )j; %s>E@[s  
最后执行i = j; /Z_QCj  
可见,参数被正确的选择了。 75f.^4/%  
rf@81Ds  
|*i-Q @ D  
WW=7QC i  
@$]h[   
八. 中期总结 S8l+WF4q  
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: M;R>]wP"V  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Tx_ LH"8  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 R0[Gfq9M =  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor oLoa71Q}  
0P42C{>'w  
5]E5V@C   
ojri~erJE?  
lRb)Tz6SE  
|a+8-@-Tj  
九. 简化 26A#X  
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。 65v'/m!ys  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ~WSC6Bh@9  
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: |wx1 [xZ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 [Wc 73-  
  +-*/&|^等 c@`P{ 6  
2. 返回引用。 Wj&s5;2a  
  =,各种复合赋值等 &n|gPp77$  
3. 返回固定类型。 *O~D lf  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) zPe .  
4. 原样返回。 >\ W" 3.  
  operator, 0dW1I|jR  
5. 返回解引用的类型。 9EEHLx"  
  operator*(单目) K4"as9oFP  
6. 返回地址。 }O/Nn0,  
  operator&(单目) E2MpMR  
7. 下表访问返回类型。 aH_&=/-Tz  
  operator[] Dp8(L ]6  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 S(pfd2^  
  operator<<和operator>> F+GQl  
P1<;:!8'  
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。 .JE7vPv%!  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: M%/D:0  
Ts\7)6|F  
template < typename Left > 6C:Lq%}  
struct value_return )'JSu=Ej  
  { 6x0>E^~  
template < typename T > hjE9[{K  
  struct result_1 9pXFC9  
  { dU,/!|.K  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; \ iFE,z  
} ; qF ?S[Z;  
< qBPN{'a"  
template < typename T1, typename T2 > dZ*o H#B  
  struct result_2 LBg#KQ @  
  { )lbF'.i  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; V47 Fp  
} ; @azS)4L  
} ; WKG=d]5  
1na[=Q2  
E] [DVY  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait bpkn[K"(  
99 [ "I:  
下面我们来剥离functor中的operator() ;$Y?j8g  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 7 ?Fl [FW$  
;.Kzc3yz}  
return l(t) op r(t) v[x`I;  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) NoMC* ",b>  
return op l(t) 2}NfR8 N  
return op l(t1, t2) M`(xAVl  
return l(t) op ^JTfRZ :a  
return l(t1, t2) op ?@~FT1"6G  
return l(t)[r(t)] f*Kipgp  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] {1o=/&  
}V 1sY^C  
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: G 6][@q  
单目: return f(l(t), r(t)); z# y<QH  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); +wmfl:\^{H  
双目: return f(l(t)); +"<f22cS1  
return f(l(t1, t2)); X@arUs7  
下面就是f的实现,以operator/为例 ,GK>|gNsb  
m>iuy:ti  
struct meta_divide ~Sh}\&3p  
  { @t_<oOI2  
template < typename T1, typename T2 > k z#DBh!&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) !n7?w@2a'  
  { 5+U~ZW0|+  
  return t1 / t2; I0Vm^\8  
} :7R\"@V4  
} ; xe5>)\18-  
rJAY7/u  
这个工作可以让宏来做: "PX~Yc  
9`xq3EL2T  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ XLtuck  
template < typename T1, typename T2 > \ sx22|j`)V  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 6)W9/V-W  
以后可以直接用 o*<(,I%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) {vaq,2_w  
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 X3nwA#If1  
(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。。。) U<*dDE~z  
2-$R@ SVy  
0Vg8o @  
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 $lO\eQGxB  
=%a.C(0&G  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }%VHBkuc  
class unary_op : public Rettype 1Ao"DxZHy7  
  { "MyYu}AD  
    Left l; "DUL} "5T  
public : 7QQnvoP  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} R8ZW1  
pM>.z9  
template < typename T > >9|Q,/b0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'HOt?lpu!  
      { blLX ncyD  
      return FuncType::execute(l(t)); ztu N0}'  
    } [\I\).  
P| G:h&  
    template < typename T1, typename T2 > n |(Y?`(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7Q^t(  
      { vZ*5 93C8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); poM VB{U  
    } _N<8!(|w  
} ; Z rvb %  
P/^:IfuR  
^D!UF(H  
同样还可以申明一个binary_op akaQ6DIdG  
\;Ii(3+v;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > J&lQ,T!?B  
class binary_op : public Rettype r=s7be  
  { y M>c**9  
    Left l; r| YuHm  
Right r; ZVI.s U  
public : Lw3Z^G  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3uN;*f  
CA{c-kG  
template < typename T > T,k`WR  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q'PA2a:  
      { w@hm>6j  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); La9dFe-uu{  
    } H=B8'N  
X.g1 312~  
    template < typename T1, typename T2 > :c c#e&BO  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <x,$ODso  
      { {"O'kx  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); si)920?E&  
    } \vKMNk;kz  
} ; ~]}7|VN.}  
PE3l2kr  
mhh8<BI  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 92XzbbLp  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 uQrD}%GI  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) P.LMu  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 vX&Nh"0H&  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! %|4Nmf$:Og  
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。。。 ?FD^S~bz-  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 {]`O$S  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) K o,O!T.  
下面是修改过的unary_op X5=Dc+  
]5B5J  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Qb/qUUQO;0  
class unary_op FhW\23OC  
  { 5v8_ji#l[  
Left l; |_Z(}% <o  
  MH1??vW  
public : EZao\,t  
.#P'NF(5#  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} *uNa( yd  
S$ dFz  
template < typename T > Q!MS_ #O  
  struct result_1 UP^{'eh  
  { }~yhkt5K  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; _z~|*7@  
} ; A@+pvC&  
rD fUTfv|Q  
template < typename T1, typename T2 > ~gmj /PQ0  
  struct result_2 :,% vAI  
  { o|$l+TC  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; R Mrh@9g  
} ; Fd9ypZs  
d_]zX;_  
template < typename T1, typename T2 > RoT}L#!!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N =)9O  
  { 89@gYA"Su  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); YqrieDFay!  
} 3Jf_3c  
G)G5eXXX  
template < typename T > UOi8>;k`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <Zl}u:(w  
  { pq*W;6(-  
  return OpClass::execute(lt(t)); H9F\<5n]-l  
} ymiOtA Z  
ESft:3xyw  
} ; *{/BPc0*  
txw:m*(%  
4DaLmQ2O  
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 9])dLL0  
好啦,现在才真正完美了。 V)=!pT  
现在在picker里面就可以这么添加了: *xI0hFJIM  
GMyzQ]@}  
template < typename Right > n3 -5`Jti  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const p<: bP w  
  { Gk g)\ 3  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); N*gnwrP{  
} )OS^tG[=  
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。 4[v %]g`  
IZoS2^:yw  
N^jQ\|A<  
q ^Un,h64t  
#41~`vq3  
十. bind IC"bg<L,*  
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。 l03{ ezJk[  
先来分析一下一段例子 bj=kqO;*O  
<k+dJ=f  
h(l4\)  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ]yiwdQ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 2x<,R/}  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 e3oHe1"hP  
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。 UJ* D  
我们来写个简单的。 ,4M7:=gf  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Nr8#/H2f  
对于函数对象类的版本: Nk*d=vj  
$aDAD4mmm  
template < typename Func > \R\?`8O rz  
struct functor_trait p#g o<Y#  
  { Q'>pOtJG*J  
typedef typename Func::result_type result_type; )O*\}6:S  
} ; 3|x*lmit  
对于无参数函数的版本: h fZY5+Z<  
la+RK  
template < typename Ret > E">FH >8K}  
struct functor_trait < Ret ( * )() > lA>^k;+>  
  { Y@B0.5U2  
typedef Ret result_type; R~ n[g  
} ; P'MfuTtT&  
对于单参数函数的版本: )_BQ@5NK  
(?4m0Sn>#h  
template < typename Ret, typename V1 > .5*5S[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > G'<:O(Imu  
  { Mtq\xF,/+  
typedef Ret result_type; 1k"<T7K  
} ; (d mLEt  
对于双参数函数的版本: ?gD^K,A Hd  
c_wvuKa  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > o{MF'B #  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 4@19_+3  
  {  i;B &~  
typedef Ret result_type; Sy()r 6n  
} ; v,]-;V~<  
等等。。。 i[L5,%5<H  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy )S"!)\4 b  
GWd71ZtFO  
template < typename Func > 5,dKha  
struct func_return ^m pWQ`R  
  { &GYnGrw?@  
template < typename T > %x{jmZ$}  
  struct result_1 o_ng{SL  
  { 6)=`&>9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [>--U)/  
} ; e7tp4M9!%  
,6VY S\a3  
template < typename T1, typename T2 > iF,%^95=  
  struct result_2 TP3KT)  
  { BV;dV6`z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4Ys\<\~d  
} ; (-S\%,hO  
} ; ak1?MKV.  
|Yb]@9 >vn  
Uzh#z eZ`<  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Z;/QB6|%  
Y]!WPJ`f2  
template < typename Func, typename aPicker > zD^*->`p  
class binder_1 Aq 5CF`e{  
  { R ?62g H  
Func fn; {:;6 *W  
aPicker pk; c o 8bnH  
public : 0nr5(4h  
nMM:Tr  
template < typename T > ~cr##Ff 5  
  struct result_1 (}B3df  
  { [/=Z2mt A  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; *RYok{w  
} ; m3#rU%Wj  
~cv322N   
template < typename T1, typename T2 > L`3;9rO  
  struct result_2 ^iA_<@[`X[  
  { NJ^Bv`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _w}l,   
} ; WU$l@:Yo  
v_|k:l  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} h;[<4zw  
1u8 k}  
template < typename T > =0t<:-?.-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %fuV]  
  { 3QI.|;X  
  return fn(pk(t)); Llf#g#T  
} 'nIKkQ" N  
template < typename T1, typename T2 > 3-/F]}0y6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >\?RYy,s$  
  { \X2r?   
  return fn(pk(t1, t2)); icK>|   
} 0?o<cC1Z  
} ; P9 w);jp;  
tp<v  
K>2M*bGc p  
一目了然不是么? -bd'sv  
最后实现bind iV5S[uy72.  
b9;w3Ba  
ni$;"R GC  
template < typename Func, typename aPicker > "|Gr3sD  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) mWUkkR(/  
  { prEI9/d"  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ;,lFocGv  
} nV:RL|p2jw  
"l 8YD&q  
2个以上参数的bind可以同理实现。 w2H^q3*  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 "IHFme@^  
=4[ U<opP  
十一. phoenix Hk f<.U  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 3y tlD'  
Na>w~  
for_each(v.begin(), v.end(), !aB~G}'  
( O70#lvsM;  
do_ ;I9g;}  
[ 5<XWbGW  
  cout << _1 <<   " , " s^>  >]  
] WES$B7y  
.while_( -- _1), 2kcDJ{(  
cout << var( " \n " ) S2jn  pf}  
) Q7#t#XM  
); dsU'UG7L  
0`/CoP<U  
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: Q{|_"sfJ  
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 `mthzc3W  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 wQ^RXbJI9  
那么我们就照着这个思路来实现吧: oFb~|>d  
Te%V+l  
k4PXH  
template < typename Cond, typename Actor > a>Wr2gPko  
class do_while *X5<]{7c  
  { :6:,s#av  
Cond cd; $0gGRCCG;  
Actor act; @_$Un&eo  
public : R`J.vMT  
template < typename T > IISdC(5  
  struct result_1 Q@1SqK#-DQ  
  { _+j#.o>  
  typedef int result_type; Jot7 L%,TB  
} ; O"X:3srJ`  
M._;3_)%/  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} uPy5<c  
;X;(7  
template < typename T > BNgm+1?L  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F`La_]f?b\  
  { Z,tHyyF?j  
  do "ql$Rz8  
    { o%!s/Z1  
  act(t); l"1*0jgBw  
  } D\Y,2!I  
  while (cd(t)); n[B[hAT  
  return   0 ; gFd*\Dk  
} |c>.xt~  
} ; c^rWS&)P  
Zoy)2E{  
18Vn[}]"  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 6L;]5)#  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 *aJO5&w<T  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。  |e<$  
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。 9 p,O>I  
下面就是产生这个functor的类: T^F83Py<  
S['cX ~  
ol K+|nR  
template < typename Actor > +|x{?%.O  
class do_while_actor G`;\"9t5h  
  { m[z $y  
Actor act; (I`lv=R"j  
public : `v-O 4Pk  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} *\@RBJGF  
JVGTmS[3  
template < typename Cond > CG95ScrX  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; E0x\h<6W~  
} ; =XtQ\$Pax  
^i r)z@P?V  
O c.fvP^ZD  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 N~0ih T G5  
最后,是那个do_ za+)2/ `L  
G[*z,2Kb>  
7l ,f  
class do_while_invoker V;W{pd-I  
  { %NfXe[T  
public : 3yw$<lm  
template < typename Actor > CiGXyhh  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const MsBm0r`a  
  { IM ncl=1  
  return do_while_actor < Actor > (act); r{B28'f[  
} 2;j<{'  
} do_; 9 *uK]/c  
?"^{:~\N  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? lSBR(a<\y  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 p_ f<@WE  
最后来说说怎么处理break和continue '<xE 0<  
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。 yZ[=Y  
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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