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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda UXe@c@3  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ^gD&NbP8  
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, tX6n~NJ$  
]BX|G`CCc  
.`iOWCS  
0urQA_JC  
  class filler ALPZc:  
  { -R| v&h%T  
public :  rf oLg  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} "y#$| TMB  
} ; y1@{(CDp"  
n{=vP`V_  
kOeW,:&65  
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: i. 6c;KU  
b m`x  
$xNZ.|al  
Un@dWf6'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); z GA1  
CO-9-sQx  
_-^a8F>/19  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 CKy' 8I9  
g2BE-0,R  
3hGYNlQ^  
"! m6U#^  
二. 战前分析 42~tdD  
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。 UM3}7|  
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 lE'2\kxI?  
<0T|RhbY   
>-0Rq[)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Z<@0~t_:?p  
  /* --------------------------------------------- */ !%?O`+r  
vector < int *> vp( 10 ); $mgW|TBXCQ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); YZMSiDv[e  
/* --------------------------------------------- */ F}wy7s2i  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); _<qe= hie!  
/* --------------------------------------------- */ QVJq%P  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); of659~EIW  
  /* --------------------------------------------- */ =;ClOy9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); @>cz$##`  
/* --------------------------------------------- */ J;|a)Nw  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); nm Y_)s  
cX7 O*5C  
o3]Lrzh  
l^F ?^kP  
看了之后,我们可以思考一些问题: o1`\*]A7J  
1._1, _2是什么? >3ax `8  
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。 0FSNIPx  
2._1 = 1是在做什么? c+ D <  
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。 0vETg'r  
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。 m< H{@ZgN(  
Q2/65$ nW  
p8Z?R^$9H  
三. 动工 .7]P-]uOZ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: u 3^pQ6Q  
*Nm$b+  
_j+!Fd  
o^XDG^35`  
template < typename T > 2n)?)w]!M  
class assignment * xCY^_  
  { >H^#!eaqw  
T value; wBcoh~ (y  
public : fuzB;Ea  
assignment( const T & v) : value(v) {} rtS' 90`  
template < typename T2 > D"J',YN$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } _0(%^5Y  
} ; ]} dQ~lOE  
9.8%Iw  
t;BUZE_!0c  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ;-6-DEL  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 4;fuS_(X  
+x(#e'6p  
O&1qL)  
yVII<ImqIH  
  class holder .4p3~r?=S  
  { L8 L1_  
public : =A.$~9P  
template < typename T > TjyL])$  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const VGmvfhf#"  
  { PD)"od  
  return assignment < T > (t); G@.MP| 2  
} CmZayV  
} ; s{-gsSmE  
7~ PL8  
sU"%,Q5  
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: f#= c=e-A  
HwFX,?  
  static holder _1; BH">#&j[  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 N% 4"9K  
{%f{U"m  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6RnzT d  
而不用手动写一个函数对象。 q.c)>=!.  
|^6{3a  
[ QiG0D_'=  
%up?70  
四. 问题分析 +n)n6} S  
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。 )th[fUC(  
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。 +!/ATR%Uci  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 %{@Q7  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 >Icr4?zq  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 BmG(+;;&  
~SnUnNDm`  
五. 问题1:一致性 xT%`"eM}  
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?| 0NXH449I=  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 JZ:@iI5>+  
q,vWu(.  
struct holder 8]ZzO(=@{  
  { ,#K/+T  
  // S/nPK,^d2  
  template < typename T > x HRSzYn$  
T &   operator ()( const T & r) const V' Gal`  
  { 9a}9cMJ^"  
  return (T & )r; eU[g@Pq:Y  
} 5(3O/C{?~  
} ; $ik*!om5  
CSO'``16  
这样的话assignment也必须相应改动: Ld4U  
K^Awf6%  
template < typename Left, typename Right > )cqD">vs  
class assignment 9)Fx;GxL  
  { N3%X>*'  
Left l; 6b2UPI7m~  
Right r; M]x> u@JH  
public : b 7UJ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} g.lTNQm$u  
template < typename T2 > <ql,@*Y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } OtG\Uw8  
} ; qJhsMo2IH  
L:z0cvn"  
同时,holder的operator=也需要改动: ;cor\ R  
JMb_00r  
template < typename T > s]arNaaA  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ;G[V:.o-  
  { }E'0vf /  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); l/eF P  
} <W4F`6`x  
.tngN<f  
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。 JK k0f9)  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ]v+<K63@T  
nbi7r cT  
return l(rhs) = r; ).T&fa"  
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。 J2UQq7-y  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: v}B%:1P4  
\Wbmmd}8  
template < typename Tp > 5KCB^`|b>t  
class constant_t ll:UIxx  
  { ~+q1g[6  
  const Tp t; >Vuvbo   
public : O%b byR2  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 9t`;~)o  
template < typename T > &#r+a'  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const .Y)[c. ,j  
  { vOQ% f?%G\  
  return t; 1+l8%G=hB  
} N8<J'7%  
} ; c_lHj#A(l  
lj4Fg*/Yn  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 UKS5{"=T[  
下面就可以修改holder的operator=了 &C 9hT  
eA!o#O.  
template < typename T > LPk@t^[  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Q7%4`_$!  
  { 8@3K, [Mo  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); iD^,O)b  
} {#,<)wFV\  
cNll??j  
同时也要修改assignment的operator() HC`0Ni1  
>.:+|Br`  
template < typename T2 > _nGx[1G( 5  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } o3WOp80hz  
现在代码看起来就很一致了。 UQVL)-Z  
C{)1#<`  
六. 问题2:链式操作 yOM/UdWq  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 +Y;P*U}Qg[  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Mf5j'n  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 !-I,Dh-A  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 \!KE_7HRu  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct /2^L;#  
0KA*6]h t  
template < typename T > @N'n>8Wn  
struct result_1 so))J`ca)  
  { q(sTKT[V  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; pn"!wqg  
} ; d3%qYL_+a  
PgtLyzc  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: )Q2Ap&  
)k<cd.MX  
template < typename T > v>X!/if<y  
struct   ref &61U1"&$R  
  { Sv=YI  
typedef T & reference; Y;w|Fvjj+  
} ; Omd;  
template < typename T > _{|a<Keq|  
struct   ref < T &> Jv~R/qaaD  
  { '1u?-2  
typedef T & reference; 1 UQ,V`y  
} ; @52#ZWy  
y_PA9#v7  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: fECV\Z  
p.:651b  
template < typename T > Q0A4}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const =DwLNyjU4  
  { E}wT5t;u  
  return l(t) = r(t); t{;2$z 0  
} h!tpi`8\z  
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。 ?NE/ }?a  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 hcVu`Bn  
z+Xr2B  
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 ^y,h0?Z9  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 9J:|"@)N  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 7_~sa{1R.  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 c[ 2t,+O  
最后的布局是: lxd{T3LU  
                Add &C'^YF_^0  
              /   \ Z+B*V )a=  
            Divide   5 [kg^S`gc#  
            /   \ Dgz, Uad8f  
          _1     3 Z?P^Y%ls  
似乎一切都解决了?不。 c5p,~z_Dtu  
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。 V7,dx@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。 fz=8"cDR  
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: Y:CX RU6eD  
NV5qF/<M  
template < typename Right > re*Zs}(N\  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const xLed];2G  
Right & rt) const _l{~O  
  { RUY7Y?  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); R;HE{q[ f  
} ,h=a+ja8  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 AL":j6!OQ  
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。 vom3 C9o  
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。 )4rt-_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。 3JC uM_y  
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。 !<TkX/O  
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? iw#~xel<ez  
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: pZ8J\4+  
0SvPr [ >  
template < class Action > ]R Ah['u|  
class picker : public Action k86TlQRh  
  { brp3xgQ`]  
public : Tdh(J",d  
picker( const Action & act) : Action(act) {} LZ wCe$1  
  // all the operator overloaded UvGxA[~2+  
} ; +TbAtkEF*  
Z*M{  
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。 G,>YzjMY`  
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: =F|9 ac9X  
$'KQP8M+  
template < typename Right > k.C&6*l!5;  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const .Wt3|?\=nd  
  { X$KTsG*  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 'IY?=#xr'`  
} g8cBb5(L  
Mf14> `<`  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > M(L6PyEa!Y  
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。 cFc(HADM`r  
O? g;Ny  
template < typename T >   struct picker_maker |Uics:cQC  
  { !Ew ff|v"  
typedef picker < constant_t < T >   > result; : %& E58  
} ; hZfj$|<  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > g"748LY>=p  
  { O*v&C Hd3  
typedef picker < T > result; FzEs1hpl  
} ; >3p~>;9sc  
/?r A|  
下面总的结构就有了: ?o[h$7` o6  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 I#xdksY  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 N ;=z o-8  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 M?YNK]   
至此链式操作完美实现。 RWv4/=}(G  
q83^?0WD  
9;Z{++z  
七. 问题3 h&K$(}X  
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。 O`0r'&n  
p/ xlR[  
template < typename T1, typename T2 > Bc.de&Bxz_  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3" m]A/6C}  
  { }xC2~  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 7zCJ3p  
} RAl/p9\A+  
<qfAW?tF  
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: FbroI>"e  
a%.W9=h=M(  
template < typename T1, typename T2 > (Ff}Y.4  
struct result_2 R/x3+_.f  
  { d)1gpRp  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; k*?T^<c3  
} ; |P]W#~Y-  
_!1LV[x!s  
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? m6[}KkW  
这个差事就留给了holder自己。 |hxiARr4  
    Hghd Ts  
,2$<Pt;  
template < int Order > T`wDdqWbEG  
class holder; "\EX)u9ze  
template <> nrMW5>&-`  
class holder < 1 > 'y; Kj  
  { [-*&ZYp  
public : m|W17LhW{  
template < typename T > BL 1KM2]  
  struct result_1 y:98}gW`n  
  { FA*$ dwp  
  typedef T & result; _M/N_Fm  
} ; <~5O-.G]  
template < typename T1, typename T2 > l+@;f(8}  
  struct result_2 g_cED15  
  { z(LR!hr  
  typedef T1 & result; 5h/,*p6Nje  
} ; (*$F7oO<  
template < typename T > ={;pg(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Q// @5m_  
  {  j5/pVXO  
  return (T & )r; 9oJM?&i  
} nQmHYOF%  
template < typename T1, typename T2 > =KHb0d |.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const r\Y,*e  
  { N_K9H1 r  
  return (T1 & )r1; 7 2JwG7qh  
} ;Va(l$zD  
} ; u!|_bI3  
5zBA]1PY  
template <>  B`e/ /  
class holder < 2 > fX`u"`o5  
  { $B-/>Rz  
public : B{&W|z{$  
template < typename T > |1!fuB A  
  struct result_1 B-N//ef}  
  { X1(ds*'Kv  
  typedef T & result; `15}jTi  
} ; K9EHT-  
template < typename T1, typename T2 > Ag9GYm  
  struct result_2 9< ?w9D.1  
  { ,;}   
  typedef T2 & result; +pqbl*W;1  
} ; _MC',p&  
template < typename T > T+Re1sPr?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const OU%"dmSDk  
  { $a~  
  return (T & )r; #).^k-  
} &mN]U<N  
template < typename T1, typename T2 > HD KF>S_S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0bh 6ay4  
  { >P j#?j*Y  
  return (T2 & )r2; _m?i$5  
} A x8>  
} ; Ne+Rs+~4  
dYISjk@  
t`Bk2Cc)+  
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> >。 h81giY]  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 1oO(;--u_  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Jf2JGTcm  
[xM&Jdf8  
return l(i, j) = r(i, j); 12#yHsk  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) .>;??BG}  
&I-:=ir  
  return ( int & )i; /95z1e  
  return ( int & )j; I@m(}  
最后执行i = j; $MDmY4\  
可见,参数被正确的选择了。 UucX1%  
ROTKK8:+:  
-_9*BvS]R  
[@qjy*5p  
SN"Y@y)=  
八. 中期总结 C1f$^N  
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: ]+,L/P  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 02EX_tt),  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 <[ dt2)%L>  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor wq.'8Y~BE  
{=?[:5  
r ts2Jk7f  
+vJ}'uR3P  
=k d-rIBc  
mN{H^  
九. 简化 U^[AW$WzU  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ~ 1TT?H  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 umuj>  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: l@w\ Vxr  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 U&(gNuR>J  
  +-*/&|^等 yT<"?S>D  
2. 返回引用。 ,^ ,R .T  
  =,各种复合赋值等 "PTEt{qn  
3. 返回固定类型。 N4qBCBr(  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) b"o\-iUioe  
4. 原样返回。 OSuQ7V  
  operator, 4J'0k<5S  
5. 返回解引用的类型。 q@S \R 7R  
  operator*(单目) A]QGaWK  
6. 返回地址。 ,b^jAzow  
  operator&(单目) B:i$  
7. 下表访问返回类型。 n=DmdQ}  
  operator[] Ot=nKdP}D  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 "}0QxogYE  
  operator<<和operator>> mK7SEH;  
>G?*rg4  
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。 !+Cc^{  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: D)4#AI  
iX2exJto  
template < typename Left > +`S_Gy  
struct value_return Su@V5yz  
  { `\z )EoI  
template < typename T > 3^H-,b0^  
  struct result_1 It'kO jx]  
  { |w~*p N0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; " 5Pqvi  
} ; { .i^&  
T|$tQgY^  
template < typename T1, typename T2 > /i!/)]*-  
  struct result_2 l:~ >P[  
  { /&=y_%VR  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; H2g#'SK@  
} ; |P9MhfN  
} ; `]6W*^'PD  
FFVh~em{  
UBnHtsM  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait xOxyz6B\  
W^,p2  
下面我们来剥离functor中的operator() (L1O;~$  
首先operator里面的代码全是下面的形式: N- <,wUxf  
N#Nc{WU 'B  
return l(t) op r(t) j=Q ?d]  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) hR[_1vuIu  
return op l(t) DoeE=X*`k  
return op l(t1, t2) 1TN+pmc}@  
return l(t) op ]K5j(1EN  
return l(t1, t2) op 2mthUq9b*  
return l(t)[r(t)] ,/p .!+  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] S6yLq|W0  
>O1u![9K|w  
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: L_zB/(h  
单目: return f(l(t), r(t)); cn_KHz=  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); wD pL9q  
双目: return f(l(t)); :N4?W}r.  
return f(l(t1, t2)); kkT=g^D9j  
下面就是f的实现,以operator/为例 _(@ezX.p  
'Hq#9?<2M  
struct meta_divide 8\`otJY  
  { cbx( L8  
template < typename T1, typename T2 > ARB^]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) l2 #^}-  
  { VpM(}QHd  
  return t1 / t2; wqQrby<  
} VsRdZ4  
} ; kqS_2[=]  
2cJ3b 0Xx  
这个工作可以让宏来做: m&6I@S2  
Zdu8axK:  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\  {0} Q5  
template < typename T1, typename T2 > \ qzE -y-9@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; -hO[^^i9  
以后可以直接用 G]>P!]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) [iG4qI  
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 z]Mu8  
(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。。。) v<S?"# ]F=  
b0Fr]oGp  
dO[pm0  
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 x4S0C[k  
@{^6_n+gT%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :eTzjW=  
class unary_op : public Rettype -*"Q-GO  
  { E{Y)=tW[  
    Left l; UYOR@x #  
public : IWAp  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} -]vPF|  
1ml{oqNj  
template < typename T > 5Og=`T  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^U@E rc#d  
      { rXg#_c5j  
      return FuncType::execute(l(t)); J@ pCF@'  
    } d"4J)+q  
oSqkAAGz\  
    template < typename T1, typename T2 > 73d7'Fw  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w 7 j hS  
      { >c 5V VA8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 406.6jmv  
    } " %)zTH  
} ; M4:}`p=  
pK~K>8\  
Tv{X$`%  
同样还可以申明一个binary_op ZiS<vWa3R  
\D37l_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > qs]7S^yw  
class binary_op : public Rettype elBmF#,j 7  
  { aI6fPQe  
    Left l; W6m oFn  
Right r; Ux Yb[Nbc  
public : cH!w;U b]  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _lE0_X|d  
0V&6"pF_Y'  
template < typename T > ;*Cu >f7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p v2u.qg5z  
      { T*%Q s&x ;  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 9)a:8/Y  
    } ^=nJ,-(h_  
Lit@ m2{\  
    template < typename T1, typename T2 > ]~SOGAFW  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =2z9Aq{  
      { ]oN:MS4r  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); #UcqKq  
    } q+/c+u?=^  
} ; 8yH*  
s4RqMO5eI  
(\ze T5  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 { L(Q|bB  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 "]dNN{Wka  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) (P-Bmu!s  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 v}v! hs Q  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! \B'rWk 33,  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 {o?+T );Z  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 CV~\xYY  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) N|v3a>;*l  
下面是修改过的unary_op jrMY]Ea2`  
9}{i8 <$=  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ZX0ZN2 ]  
class unary_op LeA=*+zP[  
  { 9Se7 1  
Left l; gxX0$\8o7  
  f#RI&I\  
public : L-  -  
xhAORhw#  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?qeBgkL(B^  
. mDh9V5  
template < typename T > *RQkL'tRf  
  struct result_1 *TpzX y  
  { 9{?L3V!+r  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; %z6.}4h  
} ; GbC-6.~  
'2u(fLq3h  
template < typename T1, typename T2 > "#H@d+u  
  struct result_2 47R4gs#W  
  { AnV\{A^  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1nv#Ehorg  
} ; l[EnFbD6  
o#KGENd  
template < typename T1, typename T2 > _c=[P@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lMu}|d  
  { \bze-|C  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ({#9gTP2b  
} y$VYWcFE  
8Z TN  
template < typename T > $]4>;gTL'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $MF U9<O  
  { ""[(e0oA  
  return OpClass::execute(lt(t)); L lmdydC%  
} wN[mU  
. z/M (  
} ; EG<YxNX,  
bkQEfx.  
Q:I2\E  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug `6KTQk'  
好啦,现在才真正完美了。 8}/v[8p  
现在在picker里面就可以这么添加了: u~#QvA~]  
j tdhdA  
template < typename Right > xtef18i>  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const U$[C>~r  
  { pyEi@L1p  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); oVPtA@  
} f\sxx!kt  
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。 :3k&[W*  
k r0PL)$  
Mg H,"G  
ze!S4&B  
[AzQP!gi  
十. bind v\Zni4  
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。 CmaV>  
先来分析一下一段例子 }`g:) g J  
OR[6pr@  
7Y$#* 7  
int foo( int x, int y) { return x - y;} "mbcZ5 _  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1  lv_|ws  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ,?Pn-aC +  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 *I;,|Jjk  
我们来写个简单的。 x`@!hJc:[e  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: & 2MI(9v  
对于函数对象类的版本: zzsQfI#  
# Ny  
template < typename Func > z;:c_y!f  
struct functor_trait 6X(Yv2X&4%  
  { ZhqrN]x  
typedef typename Func::result_type result_type; a!MhxM5  
} ; ^6!C":f  
对于无参数函数的版本: 9-;ujl?{  
a hi lp$v  
template < typename Ret > p<1z!`!P  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Fw!wSzsk3  
  { T9r"vw  
typedef Ret result_type; wD|,G!8E2  
} ; :34#z.O  
对于单参数函数的版本: y:Xs/RS  
NvH9?Ek"  
template < typename Ret, typename V1 > O)nLV~X  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ugexkdgM  
  { O$jj&  
typedef Ret result_type; 1{N73]-M:  
} ; 70NQ9*AAy  
对于双参数函数的版本:  |4uH  
<ijf':X=*  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > `n%uvo}UT  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > K;jV"R<9  
  { ~m^.&mv3/  
typedef Ret result_type; ;-p1z% u  
} ; ^)ouL25Z*2  
等等。。。 1qWIku  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy } DY{>D>  
V4cCu~(3;~  
template < typename Func > IXb]\ )  
struct func_return `f.okqBAh  
  { ,"?h _NbF  
template < typename T > [.\uHt  
  struct result_1 8A/;a{   
  { L[\m{gN  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; i oX [g  
} ; ;J|sH>i  
&phers  
template < typename T1, typename T2 > #m_3l s}W$  
  struct result_2 +2%ih !  
  { 2e_ssBbb  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #<ppiu$  
} ; );T0n  
} ; tfzIem  
=zw=J p  
+a$'<GvP  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 )eFXjnHN  
g ycjIy@t  
template < typename Func, typename aPicker > Rh!B4oB4  
class binder_1 dQUZ11  
  { eQh@.U*S)  
Func fn; SMHQo/c r  
aPicker pk; 2xBIfmR^y  
public : @c&}\#;  
l ;"v&?  
template < typename T > hV5Aw;7C  
  struct result_1 3vx5dUgl,  
  {  lJaR,,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; /.1c <!  
} ; gO>XNXN{  
5,/rh,?  
template < typename T1, typename T2 > RLBeti>  
  struct result_2 f4A;v|5_  
  { j8k5B"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &)UZ9r`z  
} ; AY]dwKw  
!|!k9~v!  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} USF9sF0l  
[ j'L *j  
template < typename T > S0,q@LV  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t8vR9]n  
  { $~x#Q?-y  
  return fn(pk(t)); HEqTlnxUu  
} <sU?q<MC  
template < typename T1, typename T2 > bv %Bo4s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -D=J/5L#5  
  { G]Rb{v,r  
  return fn(pk(t1, t2)); JQ5E;8J>  
} ?D 8<}~Do  
} ; 9f UD68Nob  
t:MeSO  
/j7e q  
一目了然不是么? >"LHr&;m&h  
最后实现bind \X3Q,\H @  
Uh6LU5  
8 $5 y]%!  
template < typename Func, typename aPicker > "LwLTPC2  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) GvAP  
  { y]3`U UvXD  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); @;\2 PD  
} qq Vjx?bKe  
-DVoO2|Dv  
2个以上参数的bind可以同理实现。 G909R>  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 }~I(e  
9Hu;CKs  
十一. phoenix _v/w ,z  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: }-Ds%L  
,=_)tX^  
for_each(v.begin(), v.end(), pyHU +B  
( q fc:%ks2  
do_ 7pllzy  
[ |Do+=Gr$t@  
  cout << _1 <<   " , " x3>ZO.Q  
] Oy}^|MFfA  
.while_( -- _1), #}PQ !gZ  
cout << var( " \n " ) xL&evG#  
) /gX=79  
); uBp,_V?  
64LX[8Ax#  
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: enC/@){~  
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 /b1+ ^|_  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 1'NJ[ C`  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 1;*4y J2  
"h@=O c  
,59G6o  
template < typename Cond, typename Actor > <<=.;`(/v  
class do_while {})d}dEC  
  { cp:U@Nh(  
Cond cd; @=7[KMb  
Actor act; zAW+!C.  
public : OXxgnn>W'  
template < typename T > JRw<v4pZ  
  struct result_1 vh$If0  
  { u Gmv`R_  
  typedef int result_type; *b}/fG)XZ  
} ; '^n,)oA/G  
/Hs\`Kg"!  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 8aqH;|fG}  
.9u0WP95  
template < typename T > G$^u2wz.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SHc?C&^S  
  { KqL+R$??"(  
  do ;b5^) S  
    { zv-9z  
  act(t); +=`*`eP:U  
  } GI<3L K\  
  while (cd(t)); 4wkmgS  
  return   0 ; !X5LgMw^;  
} u}">b+{!  
} ; w)XnMyD(P  
z',f'3+  
N;HG@B!m  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 6J]8BHJn+  
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。 $qR<_6j  
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。 KY%LqcC  
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。 n%ypxY0  
下面就是产生这个functor的类: ]Pl Ly:(  
@iU(4eX  
I&%KOe0  
template < typename Actor > gF2,Jm@"6  
class do_while_actor c :2w(BVi  
  { r h c&#JS  
Actor act; l[6lXR&|  
public : -uN M_|MO  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} $!vK#8-&{  
P9o=G=i  
template < typename Cond > YmwXA e:  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; tH(g;flO)  
} ; gle<{ `   
zGwM# -  
KRM:h`+-.-  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 3=("vR`!  
最后,是那个do_ `n"PHur  
iHT=ROL  
tZY6{,K%4  
class do_while_invoker < w;49 0g  
  { FEi@MJJ\e  
public : AHU =`z  
template < typename Actor > P VSz%"  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const }LY)FT4n  
  { bs'hA@r  
  return do_while_actor < Actor > (act); 2%/+r  
} _`. Q7  
} do_; -6xh  
.;)V;!  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? @V Sr'?7-  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 s`|KT&r  
最后来说说怎么处理break和continue {(l,Uhxl""  
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。 lMgPwvs'  
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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