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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda !o8(9F  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 >/DlxYG?  
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, a &tl@y1  
%ZJ;>a#  
lNqF@eCT9  
O.OSLezTQ  
  class filler 0uf)6(f  
  { 47 9yG/+\  
public : =^gZJ@  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} # ,27,#  
} ; 5KwT(R o  
mdukl!_x  
:HDU \|{^  
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: ^EmI;ks  
i@STo7=  
f hr QJ  
_9b;8%? Yf  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); +(J{~A~  
p*" H&xA@  
Ra^GbT|Z  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 eEMU,zCl  
%v 1NDhaXz  
*9xv0hRQ%?  
haIH `S Y  
二. 战前分析 X\'+);Z  
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。 K,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 JO"-"&>  
:I^I=A%Pe(  
fs wQ*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); e`Vb.E)  
  /* --------------------------------------------- */ IJV1=/ NJW  
vector < int *> vp( 10 ); 2';f8JLY  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); %,[p[`NRYR  
/* --------------------------------------------- */ <hSrx7o  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); k874tD  
/* --------------------------------------------- */ gl~>MasV&  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ;33LuD<h.  
  /* --------------------------------------------- */ HCTjFW>C  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); WaYT7 :  
/* --------------------------------------------- */ @ 80Z@Pj  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); j^'op|l  
l d4#jV ei  
9>na3ISh  
a+Z95~*sZ"  
看了之后,我们可以思考一些问题: rYYAZ(\8  
1._1, _2是什么? ?E:L6,a  
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。 1JXa/f+  
2._1 = 1是在做什么? K}p!W"!o  
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。 ME%W,B.|"s  
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。 V"{+cPBO)  
46cd5SLK  
w0i v\yIRQ  
三. 动工 lYq4f|5H}m  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: k{q4Zz[  
Q-g}{mFS  
{Ex*8sU%p%  
*.]M1  
template < typename T > D-<9kBZs  
class assignment Zw`vPvb!  
  { ~@wM[}ThP$  
T value; 39(]UO6^;  
public : xF4>G0  
assignment( const T & v) : value(v) {} 05cyWg9a  
template < typename T2 > v9qgfdBS5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } r)G^V&96  
} ; ub0uxvz  
8(EK17rE `  
D+ )R_  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 "X }@VT=  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment hS}d vZa  
}(/")i4h  
Uz`K#Bz   
%ur_DQ  
  class holder Uczb"k5  
  { IP]"D"  
public : Q8kdX6NMd&  
template < typename T > ?{OB+f}Mo  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const t'@qb~sf  
  { 'F- wC!  
  return assignment < T > (t); u&!QP4$"z  
} >J]^Rgn>  
} ; MifPZQ  
g0P^O@8  
+x3T^G  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: *hP9d;-Ar  
H|1owmbD  
  static holder _1; YB^[HE\#y  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 /"Bm1  
Aqwjs 3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8%dE$smH  
而不用手动写一个函数对象。 >>ncq$  
&3SQVOW ~T  
)Bl0 W  
@C]Q;>^|  
四. 问题分析 }w0>mA0=H  
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=U(WWn9  
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。 x>?jfN,e  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 b#:Pl`n6u  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 39|4)1e  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 vakAl;  
^=H. .pr  
五. 问题1:一致性 JP2zom  
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?| 1mLd_ ]F'F  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 G\y:O9(  
],lrT0_cT  
struct holder r+}5;fQJ  
  { 6/m|Sg.m  
  // 4xg7 oo0iJ  
  template < typename T > x:h0/f  
T &   operator ()( const T & r) const 8E m X  
  { A/XY' 3  
  return (T & )r; =@ '>|-w|  
} 6^vMJ82U  
} ; Oie0cz:>:  
&i&k 4  
这样的话assignment也必须相应改动: |mSFa8G@  
eY)JuJ?  
template < typename Left, typename Right > ;b(*Bh<  
class assignment "k)}qI{  
  { vtvF)jlX  
Left l; kEH(\3,l  
Right r; )575JY `6K  
public : As$:V<Z  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2yu\f u  
template < typename T2 > [jPUAr}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } z|w@eQ",  
} ; ,t`u3ykh  
Hm>M}MF3  
同时,holder的operator=也需要改动: Y#>'.$ (Az  
\`H"4r[?(  
template < typename T > N$8do?  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const PSOW}Y|q  
  { ?#OGH`ZvkI  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Md~% e'  
} K%Dksx7ow  
|v,5s=} 7  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 IFrq\H0  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 -dCM eC  
\7W4)>At-  
return l(rhs) = r; V'kCd4  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 AS 5\X.%L*  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: < r6e23  
v!\\aG/  
template < typename Tp > |'w_5?|4  
class constant_t ^Z?X\t  
  { koi QJdK  
  const Tp t; tY?_#rc  
public : r:[N#*kK  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} +Dg%ec  
template < typename T > _R&}CP  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const !1i(6?~#4  
  { aNZJs<3;'D  
  return t; t`PA85.|d  
} !$ $|zB%  
} ; 64qm  
\,:3bY_d  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 S >E|A %  
下面就可以修改holder的operator=了 JfJUOaL  
G k'j<a  
template < typename T > %Pr P CT  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 2h<{~;  
  { 4nC`DJ;V  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); $ O1w 6\}_  
} (C< ~:Y?%  
ye-o'%{  
同时也要修改assignment的operator() Va^AEuzF  
VieX 5  
template < typename T2 > K<@gU\-!  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ;B%NFvG  
现在代码看起来就很一致了。 z tS P4lW  
)Fc` rY  
六. 问题2:链式操作 ]Lc:M'V#  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ]ne&`uO  
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。 b;wf7~a*  
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。 "AN2K  
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。 %GRD3S  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct |aH;@V  
]Y#$!fIx  
template < typename T > @"M%ZnFu  
struct result_1 Qo*,2B9R L  
  { BMw_F)hTO  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; sE*A,z?  
} ; EN lqoj1  
PJC[#>}  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Q'f!392|  
GF6c6TXF@  
template < typename T > n^8LF9r  
struct   ref A;e[-5@  
  { C$X )I~M  
typedef T & reference; l_ycYD$ZA  
} ; %9z N U  
template < typename T > R[eQ}7;+  
struct   ref < T &> al/3$0#U  
  { O'5d6m  
typedef T & reference; VGbuEC[Y  
} ; y'(bp=Nq  
!FhK<#  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: FA 1E`AdU  
x:TBZh?@$  
template < typename T > ?b',kN,(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const {^TVZdw  
  {  3nfw:.  
  return l(t) = r(t); @Q:5{?  
} :3qA7D}  
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。 0 S3~IeJ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 c5_?jKpl  
}s;W{Q  
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 S>~QuCMY  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: q7}$F]UM"  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 3}::"X  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 uq;,h46ki  
最后的布局是: yteJHaq  
                Add \m!swYy  
              /   \ Va"_.8n|+  
            Divide   5 n50XGv  
            /   \ 9NwA5TP9_  
          _1     3 t?^C9(;6  
似乎一切都解决了?不。 A:3bL: ;t  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ehO@3%z30c  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 L|G!of[8n  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: i70TJk$fs  
4VE7%.z+  
template < typename Right > \(_FGa4j  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const )%8oE3O#  
Right & rt) const TRG(W^<F  
  { 70! &  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8XwAKN:f  
} {H eIY2  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 o uKID_ '  
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。 U6qv8*~  
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。 0 1[LPN  
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。 #ej^K |Qx  
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。 E)|_7x<u  
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? 42LlR 0  
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: .E|Hk,c9  
yEUFK  
template < class Action > Ak%M,``(L  
class picker : public Action !]Z> T5$  
  { K^AX=B  
public : XtfO;`   
picker( const Action & act) : Action(act) {} 9&5\L  
  // all the operator overloaded @YmD 79  
} ; ann!"s_  
y'4H8M2?  
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。 ^\ &:'$f+8  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ]H7_bix  
8Dpf{9Y-E  
template < typename Right > ABEC{3fWpu  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ITh1|yP  
  { haW8zb0z  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :qy`!QPUm  
} }gL9G  
wzB*M}3  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > S4kGy}{+i  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 'X{cDdS^  
L'4ob4r{L  
template < typename T >   struct picker_maker F.?`<7  
  { Oy[1_qfP  
typedef picker < constant_t < T >   > result; }.|\<8_  
} ; 0B)l"$W[)/  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > #"d.D7nA  
  { ^ pMjii8IZ  
typedef picker < T > result; o7VNw8Bp  
} ; Rk^Fasg"  
=nOV!!  
下面总的结构就有了: :7p0JGd  
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。 TCp!4-~,  
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。 49}yw3-  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 "s2?cQv{#  
至此链式操作完美实现。 i ^sK+v  
zvL&V .>  
k|-`d  
七. 问题3 c\UVMyE  
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。 } gyJaMA  
VB*N;bM^  
template < typename T1, typename T2 > z h0m3|9O  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?GU/Rf!H#  
  { 4NbX! "0  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); S5d:?^PGg  
} RH ow%2D  
3tI=? E#  
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: 8rXq-V_u  
l.1)%q&@^  
template < typename T1, typename T2 > B?-RzWB\3  
struct result_2 dv-yZRU:  
  { (?xGl V`n  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; qf+jfc(Iby  
} ; !U}A1)  
@B ~! [l  
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? +GI[ Kq  
这个差事就留给了holder自己。 pOD|  
    nWN~G  
V4qHaG  
template < int Order > b$[_(QUw  
class holder; !`\W8JT+  
template <> Dqe)8 r  
class holder < 1 > 'T7JXV5  
  { j>eL&.d  
public : M$-4.+G  
template < typename T > hxx,E>k  
  struct result_1 ADA%$NhJ!  
  { O+`^]D7  
  typedef T & result; m{!BSl  
} ; )V JAs|  
template < typename T1, typename T2 > ;|w &n  
  struct result_2 z=!$3E ecr  
  { [6 wI22  
  typedef T1 & result; [V{JuG;s  
} ; KoiU\r  
template < typename T > PqPLy  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "%urT/F v&  
  { F^_d8=67h  
  return (T & )r; /V~L:0%  
} mLk@&WxG  
template < typename T1, typename T2 > H#k"[eZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9 f-T>}  
  { f1=BBQY >  
  return (T1 & )r1; x `PIJE  
} J[YA1  
} ; v6oPAqj,r  
CB_(9T72H  
template <> :tdx:  
class holder < 2 > VbM5]UT/  
  { /}2 bsiJT  
public : >?'q P ]  
template < typename T > zJI/j _~W  
  struct result_1 ,.]e~O4R  
  { Y:^ =jV7  
  typedef T & result; !W^2?pqN  
} ; _4o2AS:j  
template < typename T1, typename T2 > 2F!K }aw  
  struct result_2 Y@KZ:0<  
  { uByF*}d1  
  typedef T2 & result; &Xe r#6~  
} ; tA#X@HIE  
template < typename T > p$f#W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (J.(Fl>^  
  { #lltXqvD?  
  return (T & )r; ; VK;_d  
} vc6UA%/f  
template < typename T1, typename T2 > tt[P{mMQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 98Srn63O  
  { h|=^@F_\`  
  return (T2 & )r2; HCHP15otfe  
} Qu!\Cx@  
} ; <tf4j3lwH  
{9;~xxTo  
v7Knu]  
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> >。 <ofXNv;`  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: X$ /3  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: dr~MyQ  
GOJi/R.{  
return l(i, j) = r(i, j); m8 0+b8b  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) \2_>$:UoV  
edGV[=]F  
  return ( int & )i; Ez?vJDd  
  return ( int & )j; :FG}k Y  
最后执行i = j; Q)#<T]~=  
可见,参数被正确的选择了。 ;T#t)oV  
HZ 8 j[kO  
UgJlXB|a%2  
<kLY1 EILM  
8S]Mf*~S'  
八. 中期总结 &M>S$+I 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: e7,iO#@:m  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Redp'rXT<h  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 a:zx&DwM  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor (ZShhy8g  
pal))e! B  
FVY,CeA.  
X&wK<  
4bAgbx-^  
,;/4E  
九. 简化 EyBdL  
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。 L%B+V;<h3  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 =v:_N.Fh-c  
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: 07(E/A]  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ++&F5'?g  
  +-*/&|^等 $)n{}8^  
2. 返回引用。 Maa5a  
  =,各种复合赋值等 ~;+i[Z&e  
3. 返回固定类型。 H5&>Eny  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) "3\RJ?eW:S  
4. 原样返回。 7e8hnTzl8<  
  operator, P? 9CBhN  
5. 返回解引用的类型。 EHzZ9zH\  
  operator*(单目) m9L+|r  
6. 返回地址。 {q}: w{x9u  
  operator&(单目) T^ sxR4F  
7. 下表访问返回类型。 _KZ(Yq>SdY  
  operator[] ="A[*:h C"  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 bzJKoxU  
  operator<<和operator>> 6:B5PJq  
4aV3x&6X  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 *s%s|/  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 6,@M0CX  
G!rcY5!J  
template < typename Left > 3\4Cg()  
struct value_return c'G\AbUVjE  
  { +vU.#C_2  
template < typename T > -g@pJ^>:  
  struct result_1 hA@X;Mh^w  
  { W/\7m\ B  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 66|lQE&n  
} ; M  j5C0P(  
ZzKn,+  
template < typename T1, typename T2 > BbU&e z8P  
  struct result_2 {#[a4@B0  
  { "Q/3]hc.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; =pk'a_P 8-  
} ; CC)9Ks\  
} ; kBONP^xI  
A%GJ|h,i  
IcQ?^9%{  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Z(<ul<?r  
piId5Gx7  
下面我们来剥离functor中的operator() 7Ru0>4B  
首先operator里面的代码全是下面的形式: AGv;8'`  
.s!:p pwl  
return l(t) op r(t) {^\-%3$  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) "q(&<+D@  
return op l(t) JfVay I=  
return op l(t1, t2) O Z#?  
return l(t) op C$tSsw?A  
return l(t1, t2) op QqwX Fk  
return l(t)[r(t)] |SxEJ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 7q\c\qL  
NNfCJ|  
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: nuCK7X  
单目: return f(l(t), r(t)); \O0fo^+U,,  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); r[,KE.^6~#  
双目: return f(l(t)); @"~\[z5  
return f(l(t1, t2)); <]9MgfAe  
下面就是f的实现,以operator/为例 lyi}q"Kn*;  
!e7vc[N  
struct meta_divide )a}5\V  
  { )R|7> 97  
template < typename T1, typename T2 > a>kD G <.A  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) i]YQq!B  
  { n-=\n6"P  
  return t1 / t2; $bo^UYZ6  
} ^s?wnEo;j  
} ; O[`Ob6Q{F  
>ciq4H43Q|  
这个工作可以让宏来做: :J~j*_hZ  
bo*q{@Ue  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 1]<!Xuk^f  
template < typename T1, typename T2 > \ yp4G"\hN9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 0GR9opZtA  
以后可以直接用 +/X'QB$R  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) =QC^7T  
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 e"2QV vB  
(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。。。) FjydEV  
#<~f~{x  
J{Ay(  
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 Cn55%:  
[x)e6p)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > OMZT\$9yT  
class unary_op : public Rettype 4tC_W!?$t  
  { g}D$`Nx:  
    Left l; K@i*Nl  
public : BmM,vllO  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} xL BG}C  
q)~qd$yMS  
template < typename T > 6+FON$8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b1#=q0Zl  
      { t#q> U%!  
      return FuncType::execute(l(t)); Ocb2XEF  
    } "h2Ny#  
|]q=D1/A  
    template < typename T1, typename T2 > H94.E|Q\+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kmoJ`W} N  
      { Z])_E 6.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); n,F00Y R  
    } Chua>p!$g  
} ; O)Qz$  
zfZDtKq  
m=9 N^_  
同样还可以申明一个binary_op H6I #Xj  
"uCQm '  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > lkm(3y@']A  
class binary_op : public Rettype A!D:Kc3  
  { .}E)7"Qi,  
    Left l; 9PJDT]  
Right r; Z C93C7lJ  
public : cOb%SC[A{  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} mQs$7t[>t  
[z~Nw#  
template < typename T > W~tOH=9>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Oe YLL4H  
      { @NIypi$T  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); T]W -g  
    } 8x" d/D  
MT`gr  
    template < typename T1, typename T2 > @r?`:&m0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _Pkh`}W:  
      { p5l$On  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?a%i|Z7!  
    } 4I*Mc%dD  
} ; Q.1ohj0)  
s]c$]&IGG  
d]3sC  
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 sJoi fl 7  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 !d\GD8|4  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) #+ '@/5{n  
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。 m3!M L>nLt  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! GU3/s&9  
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。。。 bY~v0kg  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 'EV  *-_k  
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) G C'%s  
下面是修改过的unary_op _zh5KP[{  
ku?_/-ko]  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > E<uOk  
class unary_op QZr<=}   
  { 9C;Y5E~'L  
Left l; ;#9| l=  
  MPbPq3an  
public : (OB8vTRXP  
r6JkoP Mh  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8>q% 1]X  
P@YL.'KU)  
template < typename T > + nS/jW  
  struct result_1 v{n}%akc  
  { =-LX)|x}  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?MM3LA! <  
} ; df *#?Ok  
.4> s2  
template < typename T1, typename T2 > &.hRVW(  
  struct result_2 |"qB2.[  
  { ~C'nBV  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; FH8mK)  
} ; #<Nvy9  
;6nZ  
template < typename T1, typename T2 > b:Kw_Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b U]N^og^  
  { ==1/N{{R  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); K9Xd? ]a  
} DA)v3Nd  
oxQID  
template < typename T > %:KV2GP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vQ mackY  
  { !`[I>:Ex  
  return OpClass::execute(lt(t)); 8 QF?W{NK  
} 8$ZSF92C  
1lyOp   
} ; /}`/i(k  
w"agn}CK  
/ 7XdV  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ~e77w\Q0  
好啦,现在才真正完美了。 VhFRh,J(T  
现在在picker里面就可以这么添加了: =veOVv[Q&/  
k(z<Bm  
template < typename Right > NK9WrUj)  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const |vN@2h(|"  
  { KM}4^Qc  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); <hZ}34?]i2  
} ?w37vsN  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 '$h @  
D4Y!,7WEVt  
CKt|c!3 7  
ESxC{ "  
/~l/_Jct@G  
十. bind }&T<wm!  
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。 Of7) A  
先来分析一下一段例子 7Sz'vyiz  
>'-w %H/  
ix7 e] )m(  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ]9&q'7*L  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 `3y!XET  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 (_qBsng:  
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。 gSr}p$N  
我们来写个简单的。 ;q,)NAr&  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: b q3fiT9  
对于函数对象类的版本: BQ9`DYIb  
bI]UO)  
template < typename Func > \As oeeF  
struct functor_trait M&djw`B  
  { s>@#9psm  
typedef typename Func::result_type result_type; 2Cd --W+=  
} ; 6"Lsui??  
对于无参数函数的版本: 3H'nRK},  
FK@ f'  
template < typename Ret > AIl$qPKj&  
struct functor_trait < Ret ( * )() > oIvnF:c  
  { lii ]4k+z  
typedef Ret result_type; A2|o=mOH  
} ; ))IgB).3M  
对于单参数函数的版本: 7t-*L}~WA  
`@$"L/AJ  
template < typename Ret, typename V1 > <a+eF}*2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > X}j'L&{F@  
  { 0?F@iB~1F  
typedef Ret result_type; MeI2i  
} ; &@W4^- 9  
对于双参数函数的版本: noaN@K[GO  
Xh0wWU*  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > c[h'`KXJf-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > g/ l0}%  
  { &=z1$ih>2\  
typedef Ret result_type; O~#uQm  
} ; >2lAy:B5  
等等。。。 ~w1{zxs  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy uZ/7t(fy  
N{^>MRK=5  
template < typename Func > l|vWeBs  
struct func_return PUE'Rr(Q  
  { )7I.N]=  
template < typename T > :!I)r$  
  struct result_1 /m Q2;*|  
  { }+{*, z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; b#p~F}qT  
} ; s3Krob`C5  
)iEa2uJ  
template < typename T1, typename T2 > ti{H(;;@  
  struct result_2 ?)?IZ Qj  
  { V#zhG AMy.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]{AOh2Z.hv  
} ; 3{Ek-{ 9  
} ; JA?,0S  
a(}VA|l  
cXb @H#  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 A]Q1&qM%  
mEB2RLCM  
template < typename Func, typename aPicker > vJTfo#C|  
class binder_1 c#{Ywh  
  { ~mXZfG/D  
Func fn; l:zU_J6  
aPicker pk; (:.Q\!aZ1  
public : 23}BW_m  
}\`(m\2xo  
template < typename T > <+? Y   
  struct result_1 2fkIdy#n@  
  { ~T>jBYI0  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; z*M}=`M$  
} ; :]B% >*;}  
P"R97#C  
template < typename T1, typename T2 > _.d}lK3$2  
  struct result_2 \~gA+ o}Q  
  { NJ|NJ p&0  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; H _Zo@y~J  
} ; cg(QjH"  
( }]37  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} #*yM2H"7,;  
JCw{ ?^F"  
template < typename T > vQ-i xh  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {yvb$ND|j{  
  { r{K\(UT]!  
  return fn(pk(t)); Bs+c2R  
} v>#Cg \  
template < typename T1, typename T2 > n!0${QVnS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2Vz'n@g=  
  { Sni&?tcY  
  return fn(pk(t1, t2)); jIAW-hc]  
} -`zG_]=-  
} ; 0Jm]f/iZ  
LPEjRG,  
g2g`,"T  
一目了然不是么? P$p@5hl  
最后实现bind <@u0.-]  
5TXg;v#Z  
KY4d+~2  
template < typename Func, typename aPicker > _MM   
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) `4VO&lRm  
  { BN+V,W  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); !Oeq G  
} La`h$=#`  
wzD\8_;6N  
2个以上参数的bind可以同理实现。 2}^+ ]5  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 9 '2=  
r_4T tP&UW  
十一. phoenix jA4PDHf+  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 2Ryp@c&r^  
uew0R;+oa  
for_each(v.begin(), v.end(), ;EK(b  
( -L@]I$Yo  
do_ x  S   
[ -1Djo:y  
  cout << _1 <<   " , " [X;>*-  
] _ymJ~MK  
.while_( -- _1), pG0!ALT  
cout << var( " \n " ) (N,nux(0k  
) 98BYtxa  
); ^ [ET&"  
J1.qhy>  
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: *Y8XP8u/  
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 jMK3T  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 CXBzX:T?#  
那么我们就照着这个思路来实现吧: fucUwf\_  
{UP'tXah  
aQ&uC )w  
template < typename Cond, typename Actor > `koOp  
class do_while |}Q( F+cL  
  { Af`z/:0<  
Cond cd; W&<g} N+  
Actor act; $v FrUv  
public : Gu2_dT  
template < typename T > Y;8 >=0ye  
  struct result_1 V?=TVI*k  
  { aw1P5aPmX  
  typedef int result_type; ir]Mn.(Y  
} ; <#>Oy&E  
"cwR^DoD&  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} f:xUPH?+  
[1NaH  
template < typename T > i#k-)N _$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H\ 3M  
  { _HwpPRVP/  
  do ]22C )<  
    { qc3~cH.@  
  act(t); ])C>\@c6Gm  
  } }xqXd%uz  
  while (cd(t)); $)Wb#B  
  return   0 ; @\ }sb]  
} TfL4_IAG.  
} ; X&s7% ]n+  
:ztyxJv1  
CQ<8P86gt  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ai4PM b$p  
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。 7UnzIe  
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。 /M:H9Z8!  
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。 V7P6zAJy  
下面就是产生这个functor的类: oB4#J*   
.vK.XFZ8R  
qh$X^%g  
template < typename Actor >  *. 8JP  
class do_while_actor ?!H)zz6y  
  { 9/G!0uE  
Actor act; d]MGN^%o  
public : 90p3V\LO  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ~^x-ym5  
H"O$&  
template < typename Cond > '|&,E#`  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 8hZwQ[hr  
} ; q8/ihA6:  
ms7SoY bSu  
IQIbz{bMx  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 $Buf#8)F*  
最后,是那个do_ %bXsGPB  
;|6FdU  
2hy NVG&$  
class do_while_invoker :Dayv6g  
  { Ih()/(  
public : Yq J]7V\  
template < typename Actor > [.a;L">  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Mm.Ql  
  { %]#VdS|N  
  return do_while_actor < Actor > (act); AeaPK  
} kQ~ %=pn  
} do_;  |# V(p^  
ge$LIsE8  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? (`pNXQ0n  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Ra0=q4vdk  
最后来说说怎么处理break和continue @89I#t6A.  
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。 !y%+GwoW  
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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