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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda "&o,yd%  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 _eQ-`?  
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, uh3) 0.nR  
S\ ,mR4:  
4_=Ja2v8;`  
!]koSw}  
  class filler MQTdk*L_]  
  { oh-|'5+,;h  
public : cDkV;$  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} jgu*Y{ocm  
} ; +pmu2}E.3  
Oe!6){OG)  
L'A)6^d@S  
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: 4,P bg|  
URTzX 2'[  
R= 5 **  
/@oLe[Mz$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 1y"3  
O l@_(U  
l* dV\ B  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 <z)m%*lvU  
(/{aJV  
z~oDWANP  
4 gBp8*2  
二. 战前分析 >)nS2b OE  
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。 9<1F[SS<s9  
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 TJ_=1Y@z  
X` r* ob  
:}}%#/nd  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); R)8s  
  /* --------------------------------------------- */ |(R5e  
vector < int *> vp( 10 ); c0- ;VZ'  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); gX @`X  
/* --------------------------------------------- */ MDa7 B +4  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); qYB~VE03  
/* --------------------------------------------- */ ]!"S+gT*C  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); =t0tK}Y+4  
  /* --------------------------------------------- */ 7(k^a)~PL  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); sfD5!Z9#1  
/* --------------------------------------------- */ Kx`/\u=/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); +Wn&,?3^  
%:9oDK  
0~WF{_0|  
J5p8nmb  
看了之后,我们可以思考一些问题: &l2TeC@;  
1._1, _2是什么? .TB"eUy  
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。 \_]En43mg  
2._1 = 1是在做什么? tD=@SX'Y  
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。 ;O#g"8  
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。 NTs7KSgZ  
vp)Vb^K>  
/YKMKtE  
三. 动工 OYL]j{  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: E#%}ZY  
S -&)p@4  
8/%6@Y"Y*  
:py\ |  
template < typename T > PRu&3BP  
class assignment |CD"*[j]  
  { ,_v|#g@{  
T value; n.6T OF  
public : `FF8ie8L  
assignment( const T & v) : value(v) {} D)b}f`  
template < typename T2 > s'HD{W`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } _r Y,}\  
} ; ;@mRo`D`  
 Gs0H@  
%/9;ZV  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 R`'1t3p0i  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment \}*k)$r  
- xm{&0e)  
dbdM"z 4  
W#F Q,+0)  
  class holder w`HI]{hE~N  
  { P87# CAN  
public : ~W0(1# i  
template < typename T > ~eh0[mF^]  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const #& .]" d  
  { &p(0K4:  
  return assignment < T > (t); ^c}J,tZ]  
} W#w.h33)#6  
} ; X* eW#|$\  
w|Cx>8P8@  
uBnoQ~Qd[z  
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: K!z`  
kQ>^->w  
  static holder _1; AC%JC+  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 MHj,<|8Q  
|pZUlQbb  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); m"2d$vro"  
而不用手动写一个函数对象。 (K..k-o`.  
E)N<lh  
NaUr!s  
-1|iz2^N  
四. 问题分析 dE`-\J  
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。 d=*x#In  
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。 n]Li->1  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 _Q(g(p&  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 G%l u28}D  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 $0A~uDbs  
E;Y;r"  
五. 问题1:一致性 62'1X"  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 95W?{> @  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 h11.'Eej`  
e( X|3h|  
struct holder {D&9UZm  
  {  UL@9W6  
  // !c#]?b%  
  template < typename T > V7Yaks  
T &   operator ()( const T & r) const kJ:F *34e=  
  { ;QCrHqRT`  
  return (T & )r; _banp0ywS  
} v 4/-b4ET  
} ; ]bdFr/!'S+  
"`Ge~N[$A  
这样的话assignment也必须相应改动: e 8\;t"D  
Rf-[svA  
template < typename Left, typename Right > K*-@Q0"KM{  
class assignment $4SzUZ0  
  { "Dcs])7Q  
Left l; ecJ6  
Right r; xw^.bz|  
public : &^&zR(o`  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +UN<Zp7I/  
template < typename T2 > Y.#:HRtgW  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } >JwLk[=j  
} ; ~X(UcZ2  
, "0)6=AE  
同时,holder的operator=也需要改动: PCrU<J 7  
}G<T:(a  
template < typename T > `lDut1J5n  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ^eYqll/U  
  { SO\/-]9#  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Q^Ql\  
} _,74)l1  
">81J5qgd  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 FyoEQ%.bI  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 tvKAIwe  
T GB_~Bqe  
return l(rhs) = r; T'-FV  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 "t=hzn"~%  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Joe_PS  
SlLw{Yb7\.  
template < typename Tp > R8ONcG  
class constant_t oPKr* `'  
  { 4\ c,)U}  
  const Tp t; owpWz6k7  
public : E\ 8  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} b,TiMf9},h  
template < typename T > 1SIq[1  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const #:x4DvDkR  
  { 2aA`f7  
  return t; )D-c]+yt  
}  _?vo U  
} ; J T# d(Y  
&hIRd,1#  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 M6r^L6$N  
下面就可以修改holder的operator=了 <+#o BN  
$4FX(O0Q@  
template < typename T > 8e~|.wOL  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const s MN*RKer  
  { Lw7=+h)  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); V! |qYM.  
} W=B"Q qL  
AwUi+|7r])  
同时也要修改assignment的operator() RZp cXv  
,tH5e&=U01  
template < typename T2 > 6(|d|Si *c  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } RPnRVJ&"Z  
现在代码看起来就很一致了。 RR;AJ8wd  
`i +g{kE2M  
六. 问题2:链式操作  ,B<l  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 nz1'?_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。 )+")Sz3zx  
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。 :q<Z'EnW  
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。 sd#|3  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 3ss6_xd+  
e(F42;$$  
template < typename T > 4F3x@H'  
struct result_1 'uDjFQX  
  { J~B 7PW  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; _lKZmhi  
} ; )&{K~i;:  
8x{B~_~  
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: )\;Z4x;]U  
i|)Su4Dw  
template < typename T > 6&Juv  
struct   ref 5m:i6,4  
  { RyB~Lm`ZK%  
typedef T & reference; g @I6$Z  
} ; ;8S/6FI  
template < typename T > >N\0"F7.  
struct   ref < T &> l%z<(L5  
  { *Oc.9 F88"  
typedef T & reference; Awv`)"RAR  
} ; %ows BO+  
9~rUkHD  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: vKwQXR~C  
Z}A%=Z\/3  
template < typename T > 0Z<I%<8bK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const wv QMnE8\  
  { y %$O-q  
  return l(t) = r(t); Cd79 tu|  
} X2mREt9  
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。 -7uwOr  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 [OTJVpC  
b*fgv9Kh'  
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 lDC$F N  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: R`";Z$~{  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ;R=.iOn  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 BG^C9*ZuP  
最后的布局是: R .[Z]-X  
                Add x6afI<dm  
              /   \ UX<Qcjm$e  
            Divide   5 +bK.NcS  
            /   \ ^ 5VK>  
          _1     3 GhY1k";  
似乎一切都解决了?不。 `u!l3VZ/4  
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。 , $Qo =  
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。 {wF&+kH3  
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: V~ ~=Qp+.  
#eU.p&Zc  
template < typename Right > C.^Ven  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const +t4BQf  
Right & rt) const {k.MS-q  
  { iz(u=/*\  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); V]c;^  
} KD1=Y80P  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 =ItkFjhBc  
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。 ) yY6rI;:  
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。 ~m1P_`T  
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。 b96%")  
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。 B()/.w?A  
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? "xMD,}+5$$  
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: 1Kvx1p   
i`/+,<  
template < class Action > xt'tL:d  
class picker : public Action .,~(%#Wl$  
  { RO0>I8c1c  
public : 3Y)PU=  
picker( const Action & act) : Action(act) {} {Y}dv`G#Iu  
  // all the operator overloaded xR"M*%{@0  
} ; =Cv/Y%DN  
o]{uc,  
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。 U7xmC  
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: qjJBcu_C'S  
}pkj:NT  
template < typename Right > sG~<M"znV  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 'sp-%YlM -  
  { q'oMAMf}  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); M L7 \BT  
} Ov-b:l H  
Gc.P,K/hr  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ODc9r }  
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。 =.|J!x  
OI} &m^IOo  
template < typename T >   struct picker_maker d0hhMx6$  
  { obK*rdg ,  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 9p 4"r^  
} ; Obw?_@X  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > '^%~JyU  
  { G>YAJ o  
typedef picker < T > result; (vR 9H(#  
} ; <?D[9Mk$  
I fO;S*Qt  
下面总的结构就有了: VN4yn| f/  
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。 !@u>A_  
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。 o!E v;' D  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 e& ANp0|W  
至此链式操作完美实现。 dX8hpQ  
#B'aU#$u  
m`4R]L]  
七. 问题3 'B83m#HR#  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 *xf._~E  
6b8;}],|  
template < typename T1, typename T2 > 3$vRW.c\q  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Md)zEj`\  
  { k~%<Ir1V]  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 2=-utN@Z  
} UV}73Sp  
c4e_6=Iv  
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(fh#<6KO  
RjJU4q  
template < typename T1, typename T2 > gIR^ )m  
struct result_2 r _,_5 @0e  
  { MyJ4><oG  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Nf+b" &Zh`  
} ; $d+DDm1o  
nfb]VN~(  
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? It_M@  
这个差事就留给了holder自己。 L?_7bX oD  
    : FAH\  
>}~#>Ru  
template < int Order > 53QfTP  
class holder; {^{p,9  
template <> T0Yiayt  
class holder < 1 > U(&oj e  
  { y#Ht{)C  
public : K\[!SXg@  
template < typename T > y AF+bCXo  
  struct result_1 ~5ZvOX6L2  
  { =1h9rlFj"D  
  typedef T & result; jO9ip  
} ; h9$ Fx  
template < typename T1, typename T2 >  "SN4*  
  struct result_2 |eoid?=  
  { qo+N,x9o  
  typedef T1 & result; ?3z-_8#  
} ; ;TQf5|R\K  
template < typename T > D+V7hpH-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Mv|ykJoz"  
  { &a!BD/  
  return (T & )r; !.7udYmB  
} {"*VU3%q  
template < typename T1, typename T2 > "`}~~.q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const p6EDQwlf  
  { +c:3o*  
  return (T1 & )r1; 4A{|[}!  
} nU+tM~C%a  
} ; g}&hl"j  
n?#!VN3  
template <> Z>F^C}8f  
class holder < 2 > C7T(+Wd!,  
  { @J[6,$UVu  
public : : Ud[f`t  
template < typename T > ]u-SL md  
  struct result_1 8$xPex~2  
  { l>lW]W  
  typedef T & result; ]!1OH |Ad  
} ; +ww^ev%  
template < typename T1, typename T2 > ||2Q~*:  
  struct result_2 hf!|\f  
  { F}Mhs17!|  
  typedef T2 & result; G DSfT{kK\  
} ; ,F+B Wot4  
template < typename T > N;F)jO xsl  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const iMF<5fLH&  
  { 'f8(#n=6qP  
  return (T & )r; >YW\~T  
} N5|Rmfo1  
template < typename T1, typename T2 > y;" n9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7>o .0  
  { y#ON|c /  
  return (T2 & )r2; pl*~kG=  
} rgIrr5  
} ; z `8cOK-  
VeiElU3  
{ PlK@#UN  
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> >。 (%ew604X  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Ue5O9;y]u  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: U IJx*  
x9>\(-uU  
return l(i, j) = r(i, j); '6Qy/R  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) qg z*'_S  
Q>}2cDl  
  return ( int & )i; v=Y K8fNi  
  return ( int & )j; Pvo#pY^dXX  
最后执行i = j; h>S[^ -,  
可见,参数被正确的选择了。 #$S}3 o  
@z6!a  
i;\s.wrzH  
WiNT;v[  
-ML6d&cm  
八. 中期总结 B,$l4m4  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: &znH!AQ0  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 xIbMs4'iEx  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 1N`vCt]w  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor @`u?bnx]e  
*a}(6Cx  
= Je>`{J  
~yJ4qp-  
%:6?Y%`*[  
l1_X(Z._V  
九. 简化 T~4mQuYi  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 yT /EHmJ  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 L6:h.1 U$  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: qX:B4,|ck  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ,1n >U?5  
  +-*/&|^等 vvu<:16  
2. 返回引用。 2f,B$-#  
  =,各种复合赋值等 -xmf'c9P  
3. 返回固定类型。 4 k}e28  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) MlO-+}`_+  
4. 原样返回。 4|J[Jdj  
  operator, ; ~ 4k7Uz  
5. 返回解引用的类型。 jjOgG-Q  
  operator*(单目) ~9pM%N V  
6. 返回地址。 ,#u\l>&$  
  operator&(单目) >.9eBz@  
7. 下表访问返回类型。 _v5t<_^N  
  operator[] sOFa!bdPW  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 JXQPT  
  operator<<和operator>> ,+/zH'U}  
;|ub!z9GG  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 >G)qns9  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: dT@UK^\  
4z4v\IpB  
template < typename Left > =6nD0i 9+  
struct value_return S 4vbN  
  { 85U.wpG  
template < typename T > _"f  :`  
  struct result_1 'E]A.3-Mt  
  { Ng<1Sd|MV  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ~&G4)AM  
} ; $`Nd?\$  
/F[+13C  
template < typename T1, typename T2 > tn<6:@T  
  struct result_2 M8W#io  
  { j\)H  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; W*T{,M@Y  
} ;   -/{af  
} ; 9w ~cvlv[  
I=dGq;Jaz  
?qHF}k|  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait e$l 6gY  
LVtu*k   
下面我们来剥离functor中的operator() 9Ld9N;rWm#  
首先operator里面的代码全是下面的形式: <bmLy_":  
hq_~^/v\  
return l(t) op r(t) y%(X+E"n*  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Ub)I66  
return op l(t) 66:ALFwd7  
return op l(t1, t2) s"#]L44N  
return l(t) op 6v z1*\:H~  
return l(t1, t2) op Q |hm1q  
return l(t)[r(t)] (i`(>I.(/  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] :X>DkRP  
tB6k|cPC  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: %]4-{%v  
单目: return f(l(t), r(t)); \ElX~$fS  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); O]=C#E{  
双目: return f(l(t)); Y(i?M~3\t  
return f(l(t1, t2)); r'aY2n^O  
下面就是f的实现,以operator/为例 w+UV"\!G)Q  
h8}8Lp(/'  
struct meta_divide g'lT  
  { YB!!/ SX4  
template < typename T1, typename T2 > 3 ]}'TA`v  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) (aKZ5>>cN  
  { `F1dyf!p<  
  return t1 / t2; F>Jg~ FD*  
} iB bbr,  
} ; i^|@"+  
4,}GyVJFb`  
这个工作可以让宏来做: jMU9{Si  
R{3CW^1  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ bEpMaBN  
template < typename T1, typename T2 > \ J/Q|uRpmqr  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; j7/(sf  
以后可以直接用 "bX4Q4Dq  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Eb@MfL  
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 LHi6:G"Y(  
(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。。。) :m`/Q_y"  
gue(C(~.k_  
1L[S*X  
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 Jp ]T9W\  
1D1b"o  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > J?jeYW   
class unary_op : public Rettype :R+],m il  
  { \C/z%Hf7-  
    Left l; k&GHu0z  
public : a!t V6H  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} *T4ge|zUc  
5u,sx664  
template < typename T > R;THA!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JSjYC0e  
      { 8~5|KO >F  
      return FuncType::execute(l(t)); S}gD,7@  
    } 3?ba 1F0Nw  
G[6=u|(M  
    template < typename T1, typename T2 > tA qs2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const < l[` "0  
      { V\zsDP  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); `^%GN8d}nm  
    } )73DT3-0$  
} ; lG]GlgSs  
WEC-<fN|Y\  
|h,FUj<r  
同样还可以申明一个binary_op oQvFrSz  
"k>bUe|RG  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~ &~C#yjg1  
class binary_op : public Rettype FOp_[rR   
  { d| \#?W&  
    Left l; cdsQ3o  
Right r; 9p<:LZd~  
public : LXxl?D  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} lIl9ypikg  
7.|S>+Q  
template < typename T > `Kp}s<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s5.k|!K  
      { Wf1-"Q  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); -s~p}CQ.  
    } rqC1  
lt%-m@#/  
    template < typename T1, typename T2 > we a\8[U3"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +~:0Dxv W  
      { N7B}O*;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); APuu_!ez1  
    } `q1}6U/k  
} ; ?M<|r11}  
uN&M\(  
=+Tsknq  
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 2V<# Y  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ST4(|K  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Vx(;|/:  
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。 !L$oAqW  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! =0Y'f](2eW  
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。。。 dh,7iQ s  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 |ZuDX87  
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) \]GGVI ;u  
下面是修改过的unary_op "b;k.Fx  
Q2R>lzB  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ~p!QSRu~,b  
class unary_op 4+,*sn  
  { <M>#qd@c  
Left l; %>]#vQ|  
  =z%s8D2  
public : m-#d8sD2C  
Ko}7$2^  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} &@Yoj%%  
WFks|D:sB  
template < typename T > 7x:F!0:  
  struct result_1 w`38DF@K  
  { U#l.E 1Z  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ceI [hM  
} ; 0Cv4/Ar(  
4w2L?PDMi  
template < typename T1, typename T2 > EkV!hqs*  
  struct result_2 l?N`V2SuR  
  { o}W7.7^2  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @@xF#3   
} ; `}n0=E  
/3;=xZq  
template < typename T1, typename T2 > 'jwTGT5x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XAGiu;<,=  
  { _"`/^L`Q?  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); P:vX }V |[  
} k.ww-nH  
j[BgP\&,  
template < typename T > }8X:?S %  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _4De!q0(  
  { PK9Qm'W b  
  return OpClass::execute(lt(t)); 0honHP  
} nFSG<#x\  
5"]aZMua  
} ; DOA[iT";4  
!DCVoc]pV  
LE Jlo%M  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ec,z6v^9  
好啦,现在才真正完美了。 yA457'R1  
现在在picker里面就可以这么添加了: @#J H=-06  
Y-?51g[u  
template < typename Right > ;2 \<M 6  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const eq7C]i rH  
  { W>UjUq);  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); IrUpExJ  
} 9 ?[4i'  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 rUhWZta  
)Ep@$Gv|S  
-1dIZy  
yzODF>KJ  
:  ,|=Q}  
十. bind (u$!\fE-et  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ([ E#zrz%  
先来分析一下一段例子 6NP`P jR  
Gf!t< =T   
%Gnd"SGs  
int foo( int x, int y) { return x - y;} nT(!HDH  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 d;IJ0xB+by  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 F12S(5Z0%  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 yRSy(/L^+  
我们来写个简单的。 oKZ[0(4<  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: WIhIEU7/  
对于函数对象类的版本: _q2`m  
3BuD/bs  
template < typename Func > pyGFDB5_P  
struct functor_trait &FT5w T  
  { *s 1D\/H  
typedef typename Func::result_type result_type; ,<I L*=a  
} ; pvK \fSr  
对于无参数函数的版本: 1j_aH#Fz:  
}C9VTJs|  
template < typename Ret > &n,xGIG  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ' h0\4eu  
  { /6?tgr  
typedef Ret result_type; dpl"}+  
} ; Vu^Q4Z  
对于单参数函数的版本: 2*b# +b  
!^rITiy  
template < typename Ret, typename V1 > gt(X!iN]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > :"h Pg]'  
  { m(Pz7U.Q  
typedef Ret result_type; 3g4vpKg6c  
} ; *=r@vQ  
对于双参数函数的版本: d{(s-  
<<~lV5  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ^*j[&:d  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > j58Dki->.  
  { PkZf(=-X  
typedef Ret result_type; 6T5A31 Q  
} ; {3_Ffsg`  
等等。。。 j@!BOL~?  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy c9>8IW  
E0WrpGZ  
template < typename Func > uk>q\j  
struct func_return KR+aY.  
  { 4C2>0O<^s  
template < typename T > (dw3'W  
  struct result_1 OoA5!HEh  
  { ?}!gLp  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5G dY7t_1  
} ; t\E-6u  
Il tg0`  
template < typename T1, typename T2 > @9 qzn&A  
  struct result_2 t(LlWd  
  { 6= aBD_2@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; mU e@Dud  
} ; o%9Ua9|RR  
} ; k1@  A'n  
wjw<@A9  
l=<F1Lz  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 R  oF  
, .NG.Q4f  
template < typename Func, typename aPicker > N23+1h  
class binder_1 B[2h   
  { I=3B 5u  
Func fn; ".Q!8j"@f  
aPicker pk; 96([V|5K  
public : _tWfb}6;Zb  
8/kx3  
template < typename T > HT1dvC$COo  
  struct result_1 LmT[N@>"  
  { 8{U]ATx'(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; !Barc ,kA  
} ; C$]%1<-Iv]  
,sQ0atk7ma  
template < typename T1, typename T2 > Ra15d^  
  struct result_2 2rE~V.)%  
  { H8Z Z@@ qm  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !EyGJa[ i  
} ; 8M(|{~~3:  
is _ dPc  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Q'%5"&XFD  
J7 zVi  
template < typename T > t,r&SrC  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HK,G8:T  
  { ]R3pBC"Jv  
  return fn(pk(t)); v1tN DyM6  
} 9^[5!SMzCj  
template < typename T1, typename T2 > 0;m$a=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y9l.i@-  
  {  h(N 9RJ}  
  return fn(pk(t1, t2)); J=Y( *D7Q  
} [?K\%]  
} ; zi DlJ3]^  
{ "@b`  
Y|qixpP  
一目了然不是么? ,VcD vZ7  
最后实现bind ^: rNoo  
GJl@ag5h]!  
+8@`lDnr  
template < typename Func, typename aPicker > &l!{!f4  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) po](6V  
  { { ves@p>?  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ^Hhw(@`qf  
} %JA&O  
>[P7Zlwv4  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ws=9u-  
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。 GVHfN5bTqn  
+68K[s,FD  
十一. phoenix ~)_ ?:.Da  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: :pF]TY"K.  
O]r3?=  
for_each(v.begin(), v.end(), K1wN9D{t'  
( ; K 6Fe)  
do_ Z!=Pc$?  
[ D A)0Y_  
  cout << _1 <<   " , " bCx1g/   
] cTIwA:)D  
.while_( -- _1), |% YzGgp7  
cout << var( " \n " ) :,z3 :PL  
) zt>_)&b  
); _*?"[TYfX  
P@S;>t{TD  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 8KELN(o$ 7  
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 8iH;GFNJ7'  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 rjf=qh5s  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 2;(iTPz +  
/5'<w(  
vaCdfO&  
template < typename Cond, typename Actor > x_iy;\s1  
class do_while 5\kZgXWIh  
  { u$@I/q,ou  
Cond cd; g!) LhE  
Actor act; Kac j  
public : V<7K!<g)b  
template < typename T > eYSGxcx  
  struct result_1 @p` CAB  
  { JE:n`l/p  
  typedef int result_type; m ?"%&|  
} ; /zP)2q^  
T _9ZI|Jx  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} lXk-86[M  
2WECQl=r  
template < typename T > ]Q_G /e  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4bJ2<j  
  { #vZ]2Ud= 2  
  do 0N[DV]  
    { .yh2ttf<gB  
  act(t); {S: 3 FI  
  } l|tp0[  
  while (cd(t)); 3% 4Mq6Q`  
  return   0 ; D.Cs nfJ  
} LY cSMuJ  
} ; 64?$TT  
3 !w>"h0(  
LW 3J$Am  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). }(%}"%$  
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。 `L[32B9  
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。 p1gX4t]%}a  
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。 y!c7y]9__2  
下面就是产生这个functor的类: @DC2ci >  
h|uP=0   
T(Gf~0HYF  
template < typename Actor > Iybpk?,M+  
class do_while_actor nu%Nt"~[%  
  { Dt'e<d Is  
Actor act; ieLN;)Iy^  
public : c&?H8G)x  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} )"3oe ?  
,) jB<`  
template < typename Cond > WHavz0knf[  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 5%aKlx9^#  
} ; jqsktJw#i  
@.@#WHde  
i-vJ&}}  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 tsC|R~wW  
最后,是那个do_ 3rdxXmx  
T q; "_s  
v%~ViOgL\  
class do_while_invoker |nZB/YZt  
  { 5*za]   
public : c(g^*8Pb  
template < typename Actor > @O0 vh$3t0  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Nv]/L +i  
  {  k*6eZ7  
  return do_while_actor < Actor > (act); N$\5%  
} Kf<_A{s  
} do_; >@e%,z  
;9 n8on\  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? (gC^5&11  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 V+ ~2q=  
最后来说说怎么处理break和continue #UeU:RJ1  
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。 A8/4:>Is  
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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