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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda e5 =d Ev  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 6Z/`p~e  
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, #c!:&9oU  
tiK?VwaKI  
x^f<G 6z  
r;cDYg  
  class filler bIKg>U'5d  
  { gU9{~-9}  
public : r@r%qkh(.@  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} kH!Z|P s?R  
} ; Zw]`z*,yRA  
@0`A!5h?u  
Fc[KIG3@  
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: N,ht<l\  
f49kf**  
 K +7  
TyxIlI4"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); lwnO  
LyUn!zV$(  
[)H 6`w  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 &9k~\;x  
;%|im?  
p< R:[rz  
T.q2tC[bR  
二. 战前分析 T&U}}iWN  
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。 c? ::l+  
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 owVvbC2<b(  
Z['.RF'`  
,'NasL8?We  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;!yK~OBxt  
  /* --------------------------------------------- */ $QX$rN  
vector < int *> vp( 10 ); 3WV(Ok  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); uL'f8Pqg  
/* --------------------------------------------- */ 0SpB 2>_  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 570Xk\R@M  
/* --------------------------------------------- */ 3 qYGEhxv  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); *miG<  
  /* --------------------------------------------- */ P \7DA4]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); [hJ1]RW8  
/* --------------------------------------------- */ /i+z#q5'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); $Dg-;I  
H7O~So*N5  
rOIb9:  
v|?@k^Ms  
看了之后,我们可以思考一些问题: j KU2  
1._1, _2是什么? *4O=4F)x  
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。 }"Y<<e<z:  
2._1 = 1是在做什么? p^l#Wq5  
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。 RK# 6JfC3X  
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。 w7)pBsI  
cJKnB!iL5  
<J%qzt}  
三. 动工 UG1<Xfu|  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: iAd&o `C  
8jK=A2pTa  
ET*A0rt  
$KcAB0 B8  
template < typename T > iIfiv<(ChM  
class assignment wl=tN{R  
  { B=Hd:P|  
T value; ^Z (cV g  
public : (6,:X  
assignment( const T & v) : value(v) {} ;H$ Cq' I  
template < typename T2 > 7uBx  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } goM;Pf "<  
} ; 8lQ/cGAc  
WC_.j^sW  
N$=YL @m8  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 N=mvr&arP  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 0'&C5v'  
N'1I6e"  
m:_#kfC&K"  
_KRnx-  
  class holder lL}6IZ5sb  
  { @Z]0c=-+  
public : %PW-E($o<  
template < typename T > e\)%<G5  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 5 nt3gVy  
  { 4S(G366  
  return assignment < T > (t); $G=^cNB|JB  
} +o+f\!  
} ; ,Csdon  
1$Up7=Dr=  
v}>g* @  
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: mF gqM:  
6Ga'_P:  
  static holder _1; cT(nKHL  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 g}9 ,U&$]y  
-J]?M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); V .Kjcy  
而不用手动写一个函数对象。 6Dd>ex!-A  
t/i*.>7  
pbzt8 P[  
5{ap  
四. 问题分析 '[ c-$X2Ak  
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。 F'~r?D  
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。 <h(AJX7wsD  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ^%oH LsY9  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 dcKpsX  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 eKP >} `  
"t2T*'j{  
五. 问题1:一致性 ~HY)$Yp;  
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?| (U\o0LI  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 df{?E):  
$#^3>u  
struct holder lB}?ey   
  { c[J 2;"SP  
  // W *0!Z:?  
  template < typename T > U/c+j{=~  
T &   operator ()( const T & r) const m.P F'_)/  
  { Cq@7oi]W0  
  return (T & )r; II^Rp],>  
} :F d1k Jm  
} ; y0O(n/  
"'B DVxp'w  
这样的话assignment也必须相应改动: hGFi|9/-u  
+ s}!+I8 P  
template < typename Left, typename Right > W3l[a^1d  
class assignment w !kk(QMV  
  { l|842N@1  
Left l; 8y<mHJ[B  
Right r; \,v^v]|  
public : +R?E @S  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9u~C?w  
template < typename T2 > '3XOU.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } H28-;>'`  
} ; d% @0xsU1  
!yg &zzP*  
同时,holder的operator=也需要改动: qY&(O`?m&  
&tkPZ*}#1  
template < typename T > i K@RQi  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const iMry0z  
  { TrZ!E`~  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); @MQfeM-@  
} ZyDf@(z`  
Q3r]T.].h  
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。 bO6z;D#  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 4P C'7V=S  
gISA13  
return l(rhs) = r; z@~Z Mk  
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。 AsS~TLG9p  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: /3+E-|4s  
qZQm*q(jM  
template < typename Tp > yR F+  
class constant_t vU/sQt8  
  { %to.'R  
  const Tp t; [)Ia Xa  
public : h1)+QLI  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} -8:O?]+Q/  
template < typename T > E=v4|/['N  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const NVVAh5R  
  { GNG.N)q#C  
  return t; C#&b`  
} j%vxCs>  
} ; 'o_ RC{k2"  
R^E-9S\@  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 uxrNkZia  
下面就可以修改holder的operator=了 {YzpYc1  
yYC\a7Al4  
template < typename T > TDtHR hq7  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const qztL M?iV  
  { Yv*i69"  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); +SRM?av  
} }Ny~.EV5^  
X bV?=  
同时也要修改assignment的operator() n[-d~Ce2{  
RvW>kATb_F  
template < typename T2 > i;)r|L `V?  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } or` "{wop  
现在代码看起来就很一致了。 !OH'pC5  
{-IRX)m*  
六. 问题2:链式操作 D@mqfi(x  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 (w'k\y  
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。 <RkJ 7Z^  
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。 87V XVI  
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。 &kOb#\11u  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct X<"#=u(  
(7aE!r\Ab  
template < typename T > ?y{"OuRf.  
struct result_1 I'cM\^/h  
  { !P)7t`X  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 64!V8&Ay  
} ; xeHqC9Ou  
HPWjNwM  
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: iQaFR@  
\=g%W^i  
template < typename T > *r3u=oWb  
struct   ref j@s,5:;[  
  { jr5x!@rb  
typedef T & reference; F9SIC7}uH  
} ; +hvVoBCM*  
template < typename T > g>R md[!/  
struct   ref < T &> Ib4 8`  
  { z//6yr  
typedef T & reference; 8>jd2'v{  
} ; KK*"s^ L  
)%OV|\5#  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: IF*kLl?  
]pA}h. R#-  
template < typename T > #P6;-d@a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const WS0RvBvb  
  { j&?NE1D>I  
  return l(t) = r(t); dkf?lmC+M  
} [ !:.9  
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。 f&>Q 6 {*]  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 M:(k7a+[^  
BT+ws@|[  
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 \h"QgHzp  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Wc_Ph40C<_  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 :FdV$E]]<  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 [w)6OT  
最后的布局是: Z)(C7,Xu  
                Add T3{qn$t8  
              /   \ $wVY)p9Q  
            Divide   5 lBTgI"n=eK  
            /   \ GRj{*zs  
          _1     3 |xaA3UA  
似乎一切都解决了?不。 G";yqG  
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。 $y >J=  
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。 HWGlC <  
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: d=wzN3 ;-  
_"F(w"|  
template < typename Right > rq6(^I  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const A\.M/)Qo  
Right & rt) const s\Cl3  
  { J74 nAC%J^  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); J]|-.Wv1  
} /gHRJ$2|Sx  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Y6fU;  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 c-avX  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 zYj8\iER  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 A0WQZt!FEN  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 +]  |J  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? d|6*1hby  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: w];t]q|  
^ tm,gh  
template < class Action > ,)Z^b$H]  
class picker : public Action  ;nv4lxm  
  { dmrM %a}W-  
public : "Rs^0iT7>  
picker( const Action & act) : Action(act) {} }kXF*cVg  
  // all the operator overloaded T0RgCU IV  
} ; 6576RT  
)kgy L,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。 |2c'0Ibu  
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: mKnkHGM  
]Wv\$JXI  
template < typename Right > ?~S\^4]  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const kRE^G*?  
  { S)$ES6]9/  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); FJ>| l#nO  
} wTIOCj  
)X| uOg&|  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 0VsrAV0  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 uu=e~K  
bUz7!M$  
template < typename T >   struct picker_maker 6eK18*j%H  
  { p#J}@a  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 31YzTbl[H  
} ; se$GE:hC1Q  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > HHoh//(\  
  { )BS./zD*[<  
typedef picker < T > result; D,1S-<  
} ; 7=mU["raz`  
[al$7R&  
下面总的结构就有了: ](- :l6  
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。 yHk/8  
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。 +~02j1Jx  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ,uE WnZ"4  
至此链式操作完美实现。 {Sd{|R_  
UG48g}  
Eh0R0;l5>  
七. 问题3 Y R#_<o  
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。 g;eMsoJG  
Ck(D: % ~s  
template < typename T1, typename T2 > U{n 0Z  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "i4@'`r  
  { [ZOo%"M_Y  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); e [3sWv  
} .v0.wG  
f(7 /  
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: Y-@K@Zu]?  
~0t] `<y=  
template < typename T1, typename T2 > z)yxz:E  
struct result_2 +;pdG[N  
  { !2tZ@ p|  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; *#+XfOtF  
} ; zpiqJEf|'"  
a` 95eL}  
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? !YsL x[+  
这个差事就留给了holder自己。 $ ;~G  
    xv9SQ,n<  
HpuHJ#l  
template < int Order > 6}n>Nb;L"  
class holder; 'X"@C;q  
template <> C8DZ:3E$c  
class holder < 1 > $2 ~RZpS  
  { rH$0h2  
public : b,$H!V *  
template < typename T > W$v5o9\Px  
  struct result_1 Y)g7 E"  
  { `\(Fax  
  typedef T & result; |u<qbl  
} ; 8BhLO.(<O  
template < typename T1, typename T2 > 8 POrD8B  
  struct result_2 aYkm]w;C  
  { T`Sp!  
  typedef T1 & result; O (<Wn-  
} ; 8AOJ'~$  
template < typename T > Gyk>5Q}}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const KaZ*HPe(  
  { 88$G14aXEk  
  return (T & )r; d /+sR@\  
} "$;=8O5O  
template < typename T1, typename T2 > \vs,$h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,i;kAy)  
  {  ^GB9!d.  
  return (T1 & )r1; nG1 mx/w  
} ~Wm`SIV  
} ; iKu[j)F  
PnJr  
template <> sT?Qlj'Zd  
class holder < 2 > =4/LixsV|  
  { KIps {_J[<  
public : 3o%JJIn&  
template < typename T > $M@SZknm  
  struct result_1 qN1(mxa.?  
  { FZ6.<wN  
  typedef T & result; vHZw{'5y  
} ; ) **k3u t4  
template < typename T1, typename T2 > \5BI!<  
  struct result_2 Z=_p  
  { T?I&n[Y|  
  typedef T2 & result; c BQ|m A  
} ; &n|#jo(gS  
template < typename T > IpXg2QbN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |xG|HJm,  
  { @] 1E~  
  return (T & )r; "Q`{+|'=E  
} HU-4k/I~  
template < typename T1, typename T2 > zO<EbqNe!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const hV;Tm7I2  
  { .7ESPr  
  return (T2 & )r2; 8)&H=#E  
} C"PN3>x}j  
} ; {c<MB xk  
#m1e_[   
!T@>Ld:  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 (pm]U7  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: DZ?>9W{  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: JAj<*TB.%  
*YZ' Uy?  
return l(i, j) = r(i, j); j_-$xz5-  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) udX4SBq-pC  
7 a !b}  
  return ( int & )i; #.?DsK_:@  
  return ( int & )j; {dhuvB  
最后执行i = j; ZalG/PFy  
可见,参数被正确的选择了。 Z%\9y]zs  
=<s+cM  
\K9XG/XIx  
p+@Wh3  
m1a0uEA G  
八. 中期总结 "tBdz V  
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: aD8cqVhM3&  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 #!u P >/  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 )5_GJm&R9  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Mcj4GjV6:"  
n=MdbY/k(  
3}= .7qm  
u{"o*udU  
B++.tQ=X.  
S,fMGKcq  
九. 简化 8kXbyKX[b  
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。 *E+2E^B  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 X?z5IL;rt  
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: aDb@u3X@  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 PvBx<i}A  
  +-*/&|^等 .21%~"dxJ  
2. 返回引用。 ZZ A!Y9ia2  
  =,各种复合赋值等 JQYIvo1,Q  
3. 返回固定类型。 ,w,>pO'[  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) AT}}RE@vq  
4. 原样返回。 3hab51J  
  operator, #`RY KQwB  
5. 返回解引用的类型。 ~` @dI  
  operator*(单目) A9qCaq{  
6. 返回地址。 J0a]Wz%  
  operator&(单目) 9"52b 9U  
7. 下表访问返回类型。 B)O=wx  
  operator[] {/uBZ(   
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 vP^]Y.6  
  operator<<和operator>> %E?:9. :NJ  
[6K2V:6:  
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。 it=L_zu}  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Wg[?i C*~  
.{`+bT^b<2  
template < typename Left > V2g,JFp&  
struct value_return Ziu f<X{  
  { D%(9ot{!e  
template < typename T > '!Ps4ZTn_  
  struct result_1 4q/E7n  
  { Msn)jh  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Hj |~*kG  
} ; y$r^UjJEO  
tBtJRi(  
template < typename T1, typename T2 > @ v/%^  
  struct result_2 T?!^-PD9*  
  { 6#T?g7\pyR  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; <89@k(\ /  
} ; ><"5 VwR  
} ; E}lU?U5i  
1)?^N`xF  
8R`@edj>  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait SW (7!`  
_55T  
下面我们来剥离functor中的operator() "8ILV`[  
首先operator里面的代码全是下面的形式: O}NR{B0B3&  
B h@R9O<  
return l(t) op r(t) 583ej2HPg  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) _Ta9rDSP]  
return op l(t) _Jk-nZgn  
return op l(t1, t2) DX}EOxO,.  
return l(t) op ~53E)ilB  
return l(t1, t2) op G\Hck=P[$3  
return l(t)[r(t)] -Hh$3U v  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] W2|*:<Jt  
e~$MIHBY]  
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: \cPGyeq  
单目: return f(l(t), r(t)); -kES]P?2  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); q\O'r[&V  
双目: return f(l(t)); t"2WJ-1k}  
return f(l(t1, t2)); _8\Uukm  
下面就是f的实现,以operator/为例 =ADAMP  
tH 5f;mY,  
struct meta_divide + h`:qB  
  { :|<D(YA  
template < typename T1, typename T2 > ]O<Yr'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ?8-e@/E#x  
  { MgHyKn'rL  
  return t1 / t2; ;PaB5TT(  
} Xu3^tH-b<  
} ; #Vv*2Mc  
a&#Z=WK4  
这个工作可以让宏来做: < t>N(e  
H b]    
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 8Qu7x[tK?  
template < typename T1, typename T2 > \ IL3,dad'^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; LN?T$H  
以后可以直接用 F5:*;E;$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) J2aA"BhdC"  
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 GJ%It .  
(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。。。) &wNN| fH  
z9h`sY~  
BTjF^&`  
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 yu#Jw  
*2 MUG h  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6 Y&OG>_\  
class unary_op : public Rettype b44H2A .  
  { ji A$6dZU  
    Left l; }xLwv=Ia  
public : b ";#qVv C  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^%go\ C ;  
L2{tof  
template < typename T > rRT9)wDa  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E'XF n'  
      { `*}#Bks!  
      return FuncType::execute(l(t)); J'@ I!Jc  
    } !G\1$"T$  
U%gP2]t%cs  
    template < typename T1, typename T2 > Vy}:Q[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]YevO(  
      { ,e.y4 vnU  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); V_+3@C  
    } ]PUyX8'~  
} ; . s? ''/(  
^o,@9GT s  
*ZN"+ wf\  
同样还可以申明一个binary_op ~e%*hZNo  
*ArzXhs[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ),M8W15  
class binary_op : public Rettype t$\]6RU  
  { ,j&o H$mW  
    Left l; -|f9~(t  
Right r; 4RTEXoXs  
public : "<!|am(  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %}j/G l5  
[W^6=7EO  
template < typename T > O~ qB  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F!fxA#  
      { _BR>- :Jr  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); .>}we ~O  
    } .Z/"L@  
rTmcP23]  
    template < typename T1, typename T2 > $#KSvo{otI  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3*8#cSQ/6o  
      { i&_sbQ^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); l8^^ O   
    } X^aujK^@  
} ; Yq1 ~"he8  
_II;$_N  
&=02.E@  
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 anl?4q3;9  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 oxGOn('  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) -O(.J'=8  
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。 WBC'~h<@  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Yt|{l  
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。。。 DbOWnXV"o  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 &,e@pvc3  
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) /j S  
下面是修改过的unary_op /]+t$K\cBq  
:j9;P7&"?  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > g00XZ0@  
class unary_op 2RM0ca _F  
  { {a(YV\^y|H  
Left l; 0|4XV{\qT$  
  (_-z m)F7  
public : Rjh/M`|  
j\Q_NevV  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} =&}dP%3LC)  
lIOLR-:4j  
template < typename T > 1lMU('r%  
  struct result_1 noL<pkks~R  
  { W6wgX0H  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;itz` 9T  
} ; MNJ$/l)h  
M+nz~,![  
template < typename T1, typename T2 > N %0F[sY6  
  struct result_2 m\jp$  
  { (c[|k  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; L TO1LAac  
} ; r!#a.  
Soop)e  
template < typename T1, typename T2 > nk6xavQji  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &|gn%<^  
  { \UN7lDH  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 3YRhqp"E  
} f+gyJ#R`  
hEEbH@b  
template < typename T > 'VO^H68  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +gT?{;3[i  
  { <4(rY9   
  return OpClass::execute(lt(t)); 8HTV"60hTs  
} |yQ3H)qB#  
W~DY-;  
} ; SD JAk&Z}R  
%iF< px?Vc  
=DF7l<&km  
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  8tPq5i  
好啦,现在才真正完美了。 u^V`Ucd"R  
现在在picker里面就可以这么添加了: 6AzH'H F  
sFB; /*C  
template < typename Right > Ym0Xl(Se  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const a"hlPJlG  
  { w9z((\5  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); mJ Wl#3  
} 3pq&TYQU  
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。 ,D~C40f  
(wvDiW5  
q=|>r n_  
JNk ]$ xz  
w,JB`jS)/  
十. bind V^.~m;ETu]  
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。 +mV4Ty  
先来分析一下一段例子 spn1Ji  
v#D9yttO{  
.F}ZP0THnZ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} f@>27&'WV  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 KqaeRs.u  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 RI cA)I.  
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。 l=bB,7gL  
我们来写个简单的。 q6/ o.j   
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: R-hqaEB  
对于函数对象类的版本: sa*]q~ a  
B||^ sRMX  
template < typename Func > }GQ8|fg`U  
struct functor_trait E jBEZL|_  
  { U3%!#E{  
typedef typename Func::result_type result_type; aI+:rk^  
} ; I@ }:} 8t  
对于无参数函数的版本: +B c/@.Q'  
.ay K+6I  
template < typename Ret > c9i CH~  
struct functor_trait < Ret ( * )() > $eRxCX?b2  
  { bIe>j*VPh@  
typedef Ret result_type; +<@7x16  
} ; a*74FVZo.;  
对于单参数函数的版本: [0F+t,`  
:uhvDYp(-  
template < typename Ret, typename V1 > Yq<D(F#qx  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > j:$2 ,?|5  
  { QQ1+uY  
typedef Ret result_type; op&,&  
} ; L{'qZ#N[  
对于双参数函数的版本: b 3D:w{l  
u|9^tHT>  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > mMu3B2nke=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ?nj _gL  
  { y|iZuHS}  
typedef Ret result_type; +JBhw4et;.  
} ; /]<0`nI.  
等等。。。 eJ$?T7aUf  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy EmG`ga)s  
qs 52)$  
template < typename Func > [,|KVc=&H  
struct func_return GAtK1%nPD  
  { cd*y{Wt  
template < typename T > S1E2E3  
  struct result_1 1H-R-NNJ:  
  { =<O{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; FhAuTZk  
} ; M1Od%nz3  
_N9yC\  
template < typename T1, typename T2 > M+)%gnq`u  
  struct result_2 VH+^G)^)W  
  { ^yH|k@y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; tNmH*"wR<  
} ; nLQ 3s3@1>  
} ; 8Tv;,a  
/2Y Nu*v  
f+%J=Am  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 w0^(jMQe^  
u%VO'}Gz  
template < typename Func, typename aPicker > {foF[M  
class binder_1 z`>a,X  
  { L'"20=sf  
Func fn; \TC&/'7}  
aPicker pk; ch \*/  
public : 4U C/pGZY  
ZCbxL.fFz  
template < typename T > 4xe:+sA.N  
  struct result_1 IP&En8W+  
  { PIB|&I|p  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; <MA!?7Z|  
} ; v?fB:[dG  
;7tOFsV  
template < typename T1, typename T2 > Uu>YE0/)  
  struct result_2 ~;wSe[  
  { XrFyN(p  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3f eI   
} ; 8Tt2T} Y  
<)?H98S  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} pb_mW;JVu  
:}UWy?F  
template < typename T > x #BUIi  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (@uQ>dR:  
  { ZJ=-cE2n  
  return fn(pk(t)); P,CJy|[L  
} z})H$]:$  
template < typename T1, typename T2 > dm)V \?b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @hQ+pG@s  
  { ;# {XNq<1  
  return fn(pk(t1, t2)); Z9~~vf#  
} Rk2ZdNc\  
} ; +qD4`aI   
c c ,]  
< LzN/I aJ  
一目了然不是么? P,_GTs3/G  
最后实现bind [-s0'z  
&AUL]:<s  
kxTh tjgv  
template < typename Func, typename aPicker > |X~T</{8i  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 1S  0GjR  
  { x%vt$dy*8  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Uc<B)7{'  
} xO"5bj  
h"#^0$f  
2个以上参数的bind可以同理实现。 HEht^ /pJ  
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。 ,UH`l./3DX  
W{=>c/  
十一. phoenix Vnv<]D zC  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: E88_15'3D  
vb5tyY0c  
for_each(v.begin(), v.end(), rQj.W6w=  
( rZ w&[ G  
do_ |+cyb<(V J  
[ o+/x8:   
  cout << _1 <<   " , " #u|;YC  
] ; =F^G?p^  
.while_( -- _1), 8l+\Qyj  
cout << var( " \n " ) Zhz.8W  
) wEKm3mY;  
); e,`+6qP{  
~WR6rc  
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: c6E@+xU  
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 SobK<6  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 -Ww'wH'2  
那么我们就照着这个思路来实现吧: !Lk|eGd*  
M!!W>A@T[g  
#x':qBv#  
template < typename Cond, typename Actor > $ LFzpg  
class do_while C Ij3D"  
  { *oZBv4Vh   
Cond cd; + :iNoDz  
Actor act; 5a5 I+* c  
public : 8 yB  
template < typename T > H.|FEV@  
  struct result_1 l)a]V]oQ  
  { 3~a!h3.f  
  typedef int result_type; ASR"<]  
} ; 0&2TeqsLh)  
VISNmz2P  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} q`"gT;3S  
I$9 t^82j  
template < typename T > pWwaN4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  x)THeH@  
  { 6$ 9n_AS  
  do 9_ KUUA  
    { iW.8+?Xq&  
  act(t); hi`\3B  
  } ;W'y^jp]"  
  while (cd(t)); zRL[.O9  
  return   0 ; a}hpcr({?  
} K$R1x1lc2  
} ; |9~{&<^X  
"_}Hzpy5k  
_\"7  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). $*9h\W-)`Q  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 a^,6[  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。  H.'MQ  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 azS"*#r6}  
下面就是产生这个functor的类: ;ZFn~!V  
A_CEpG]  
Ac^}wXp  
template < typename Actor > ZiSy&r:(  
class do_while_actor l`[*b_ Xt  
  { LXJ"ct  
Actor act; PfF7*}P  
public : f+Put  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} _;G"{e.=  
(C!u3ke2D  
template < typename Cond > UqsVqi h(  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; IgG@v9'  
} ; zX{ [Z  
w`CGDF\Oo  
cCw?%qq,L  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 4u"V52  
最后,是那个do_ y4C_G?  
U~s&}M\n  
!D7/Ja  
class do_while_invoker `Ft.Rwj2:m  
  { rk-}@vp  
public : >C*q  
template < typename Actor > QG4#E$ c  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const <fJoHS  
  { y4/>3tz;  
  return do_while_actor < Actor > (act); )^|zuYzN  
} - 9UQs.Nv  
} do_; CGbW] D$@  
Y@Lv>p  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? "o*F$7D!  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 "c\ZUx_i6  
最后来说说怎么处理break和continue QukLsl]U  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 ";J1$a  
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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