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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda lAZn0EU  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 *\4u:1Cu  
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, ]Ac&h aAP  
x=jS=3$8  
2 ,bLEhu  
%*Aq%,.={  
  class filler S(MVL!Lm  
  { ![}q9aeT  
public : trAIh}Dj  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} rh+2 7"  
} ; ,'>,N/JA  
stcbM  
8&2W^f5  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: J3P )oM[  
;E0aTV)Zp  
B+Ox#[<75  
i *9Bu;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); )e6)~3[^  
8IrA {UU  
s+RSAyU  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Wd78 bu|  
c u:1|gt  
0g&#hW};[6  
.*_uXQ  
二. 战前分析 fO'"UI  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 #eKg!]4-R  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 jXCSD@?]K  
u hJnDo  
t=B>t S.hO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); LH_rc  
  /* --------------------------------------------- */ 3|qT.QR`Z  
vector < int *> vp( 10 ); /6@iRswa  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); dnXre*rhz  
/* --------------------------------------------- */ [(65^Zl`  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); {P[>B}'rW  
/* --------------------------------------------- */ )CAEqP  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); _t'S<jTI  
  /* --------------------------------------------- */ ` <3xi9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); o:x,zfW  
/* --------------------------------------------- */ LLlt9(^d  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); A.@/~\  
C 7e  
:e|[gEA  
BZr$x8%ki  
看了之后,我们可以思考一些问题: 3LK]VuZE  
1._1, _2是什么? S( nZ]QEG  
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。 ~8#Ku,vEy  
2._1 = 1是在做什么? t!S ja  
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。 #MwNyZ  
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。 45+w)Vf!  
F]L$xU  
HC[)):S*  
三. 动工 rQ+2 -|#  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: -hjGPu  
W:z?w2{VI(  
f5p:o}U*  
g~#HiBgWq[  
template < typename T > iJH;OV;P  
class assignment )08mG_&atL  
  { Q;EQ8pL?"  
T value; aOWfu^&H:  
public : N=hhuKt]  
assignment( const T & v) : value(v) {} 'tRaF  
template < typename T2 > %8N=4vTJ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } h_{//W[  
} ; D6M ktE)'  
_h2s(u >\  
'i5V6yB  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 H7=[sL^  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 2S`D7R#6s  
h4\j=Np  
,cg%t9  
)X dpzWod  
  class holder rEl bzL"&<  
  { 4PVkKP'/  
public :  ,m^@S  
template < typename T > Xgs 31#K  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 8T2iqqG/1  
  { F_ Cp,  
  return assignment < T > (t); >gqd y*Bg  
} Fo0dz  
} ; 5m e|dvk  
H%AF,  
:Jz@`s1n  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Ig*qn# Dd  
H$j`75#u?-  
  static holder _1; 'W>Zr}:  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 X9lh@`3  
[nBdq"K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %#^)hX,+Q  
而不用手动写一个函数对象。 0i4 X,oHjG  
b<N962 q$q  
+}u{{  
C6-71 `C0  
四. 问题分析 ~jqG  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ^JKV~+ Q  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 T==(Pw7R7  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 :=I@<@82W  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 KG5h$eM'  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 (zm5 4 Vm  
lQnl6j  
五. 问题1:一致性 U!0 Qf7D  
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?| ) ag8]   
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ?4]#gC ks  
##6_kcL:6G  
struct holder D~< 3  
  { NvZ )zE  
  // x@@U&.1_A  
  template < typename T > |#r [{2sS  
T &   operator ()( const T & r) const -RSPYQjz  
  { m _0D^e7#  
  return (T & )r; jf_0IE  
} S;582H9D  
} ; ;U +;NsCH  
T%%+v#+  
这样的话assignment也必须相应改动: kg>Ymo.  
D~;hIt*  
template < typename Left, typename Right > 1lxsj{>U  
class assignment 3E!#?N|v  
  { A1zqm_X5)P  
Left l; >@2l/x8;  
Right r; [I`r[u  
public : cR0RJ$[d  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} jf&LSK;2  
template < typename T2 > 7VF^&6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } @aG1PG{  
} ; hLVS}HE2  
:J3ZTyjb  
同时,holder的operator=也需要改动: 5aF03+ko  
 Yfk){1  
template < typename T > Fb<r~2  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const h\ (z!7t*  
  { Su<Ggv"  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); }),tk?\  
} 9.KOrg5}L  
y\'t{>U/  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 _)J;PbK~  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 2V}tDN7c  
#?xhfSgr  
return l(rhs) = r; TzXivE@mm  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 uC3o@qGW<  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: gr'M6&>  
{gE19J3  
template < typename Tp > uzO%+B!  
class constant_t |~mi6 lJ6  
  { {emO&#=@CP  
  const Tp t; KzRw)P  
public : XE_|H1&j  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} x1m J&D  
template < typename T > ^X6fgsjz  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const O a_2J#~$  
  { r5b5`f4  
  return t; _y}]j;e8>{  
} `~Eo;'(+^  
} ; t[B\'f!  
L\||#w   
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 VGoD2,(b^  
下面就可以修改holder的operator=了 :)v4:&do  
esH>NH_  
template < typename T > N|c;Qzl  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const mie<jha  
  { @O}%sjC1  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); }&d@6m]  
} /I{<]m$  
B\a-Q,Wf  
同时也要修改assignment的operator() 2R&msdF   
B$aA=+<S  
template < typename T2 > eK\1cs  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Vx@JP93|  
现在代码看起来就很一致了。 #%U5,[<a8  
sQrP,:=r#  
六. 问题2:链式操作 f&glY`s#  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 *TY?*H  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 oD]tHuDa  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 <6`_Xr7)  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 -QL_a8NL  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct MtC\kTW  
g$s"x r`:  
template < typename T > q]3bGO;  
struct result_1 !|{T>yy  
  { Zr,:i MPZ  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; bX%9'O[-  
} ; 'Z#8]YP`  
VfOm#Ue0 q  
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: '#REbY5ev  
e&zZr]vs]l  
template < typename T > t W ;1  
struct   ref h.@5vhD  
  { iJE  $3  
typedef T & reference; ,$ L>  
} ; Md_S};!QN6  
template < typename T > 5q<AMg  
struct   ref < T &> !E<y:$eH:  
  { s86Ij>VLf  
typedef T & reference; HV@ C@wmg  
} ; iB1"aE3  
25%[nkO4  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: n}(/>?/  
.$5QM&  
template < typename T > v0)I rO  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const {/SUfXq  
  { - Te+{  
  return l(t) = r(t); (27bNKr  
} rnW(<t"  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 x"q!=&>f  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 K TJm[44  
3oX\q/$  
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 JGl0 (i*|  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: c:(Xk zj  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 g{wOq{7V  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Q-<N)K$F(4  
最后的布局是: 3Au3>q,  
                Add .YYfba#{  
              /   \ m{T:<:q~  
            Divide   5 <4r3ZV;'  
            /   \ Fq\vFt|m<  
          _1     3 m,YBk<Bx  
似乎一切都解决了?不。 Aw#@}TGT  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ,*_=w^;Rr  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 oD1rt>k  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: fS9TDy  
4mYJi#e6x  
template < typename Right > FI|jsO 3  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Sep/N"7~t  
Right & rt) const H,8HGL[l  
  { kucH=96  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .d mUh-  
} ')eg6IC0&T  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 NVyel*QE  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 'Lm\ r+$F  
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。 ~4-:;8a  
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。 rjk{9u1a"  
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。 cX~J6vNy5  
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? {v3?.a$ u  
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: i`k{}!F  
 mE1m  
template < class Action > f%#q}vK-  
class picker : public Action ZQ@ Ul  
  { p;nRxi7'  
public : 6l Suzu  
picker( const Action & act) : Action(act) {} |azdFf6A:[  
  // all the operator overloaded faTp|T`nY  
} ; Lp1\vfU<+  
( AI gW  
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。 8&q[jxI@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: k`aHG8S\  
B7QuSo//  
template < typename Right > *WzvPl$e  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const rf\/Y"D  
  { - K%hug  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {e]ktj#+{  
} v?O6|0#x  
Y[~Dj@Q<  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > bI?uV;m>  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ~~iFs ,9  
d,XNok{  
template < typename T >   struct picker_maker ^.g BHZ  
  { ,v@C=4'm  
typedef picker < constant_t < T >   > result; /:GeXDJw  
} ; =zsA@UM0  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 0wE)1w<C~  
  { 96#aG h>  
typedef picker < T > result; JIOeDuw+  
} ; JqTR4[`Z\  
v!WkPvU  
下面总的结构就有了: {lO>i&mx  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 lHI?GiB@  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 P9f,zM-  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 >c30kpGg  
至此链式操作完美实现。 0J z|BE3Y  
0\KDa$ '1k  
vxZ :l  
七. 问题3 D:=Q)Uh0I  
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。 W6&mXJ^3L  
N= G!r  
template < typename T1, typename T2 > (Kg( 6E,  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M{)|9F  
  { w|[{xn^R  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); N_o|2  
} dw YGhhm  
,sZ)@?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: S%IhpTSe6  
4NDT5sL  
template < typename T1, typename T2 > #q9cjEd_7  
struct result_2 B!AJ*  
  { L g2z `uv  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Xf%wW[~  
} ; DTN)#G CtF  
:Oh*Q(>  
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? e3=-7FU  
这个差事就留给了holder自己。 l|L ]==M  
    r 3FUddF'  
@$R^-_m  
template < int Order > Z@gEJ^"yA"  
class holder; U}c05GiQw  
template <> 9D{p^hd  
class holder < 1 > zOn% \  
  { /|WBk}  
public :  I#U)  
template < typename T > JLh{>_Rr  
  struct result_1 XGSgx  
  { r68d\N`.  
  typedef T & result; ;dqu ld+q  
} ; bF c %  
template < typename T1, typename T2 > `2a7y]?  
  struct result_2 LNOz.2fr>  
  { i/j eb*d0  
  typedef T1 & result; _5H0<%\  
} ; 5 NN`tv  
template < typename T > Ry`Y +  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const l5<&pb#b  
  { qs3V2lvYw{  
  return (T & )r; +qee8QH  
} wj-z;YCV  
template < typename T1, typename T2 > dw3H9(-lp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const fa 2hQJ02  
  { ;hCUy=m.  
  return (T1 & )r1; O>/& -Wk=  
} Ak+MR EG  
} ; =S<E[D{V`  
g n 6@x  
template <> H'x) [2  
class holder < 2 > YjzGF=g#  
  { 6rh^?B  
public : 9k3RC}dEr  
template < typename T > PGJkQsp0  
  struct result_1 9IJc9Sv(  
  { * %w8bB  
  typedef T & result; UY/qI%#L#,  
} ; ]<:qMLg  
template < typename T1, typename T2 > =m/BH^|&W  
  struct result_2 ;C~:C^Q\H  
  { qqr]S^WW  
  typedef T2 & result; 8w9?n3z=}  
} ; @9\L|O'~?  
template < typename T > a4x(lx&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6&[rA TU+  
  { 4nU+Wj?T  
  return (T & )r; hDD]Kc;G^1  
} 57`9{.HB  
template < typename T1, typename T2 > pXl *`[0X#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }= (|3 \v  
  { 6+W`:0je  
  return (T2 & )r2; K%3{a=1  
} LseS8F/q  
} ; O"m(C[+ [  
uM@ve(8\  
mE"},ksg  
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> >。 BiD}C  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: OG{vap)  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: #Y<(7  
`Uy4>?  
return l(i, j) = r(i, j); k?qd -_sC  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) TUM7(-,9  
w/Y6m.i1  
  return ( int & )i; S%2qX"8  
  return ( int & )j; "Is0:au+?}  
最后执行i = j; C252E  
可见,参数被正确的选择了。 d D;r35h=  
),&tF_z:  
} .'\IR  
F8>J(7On  
q+cx.Rc#  
八. 中期总结 T5? eb"  
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: mFW/xZwR,5  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ?@5#p*u0  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Is#w=s}2  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ,,CheRO  
9P\R?~3  
_l$X![@6=  
l t{yo\  
6*%E4#4  
)sG/H8  
九. 简化 Nk@ag)  
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。 6;%Ajx  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 }8)iFP&"  
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: *?s"~ XVs  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ~-K<gT/  
  +-*/&|^等 $x|4cW2  
2. 返回引用。 dBM> ;S;v  
  =,各种复合赋值等 {+^qm8n  
3. 返回固定类型。 xe9V'wICp(  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) '1[Bbs  
4. 原样返回。 tk~<tqMq  
  operator, m5\/7 VC  
5. 返回解引用的类型。 y-=YXqj  
  operator*(单目) +Qo]'xKr  
6. 返回地址。 - A)XYz  
  operator&(单目) ddG5g  
7. 下表访问返回类型。 Ct\n1T }  
  operator[] 4Up \_  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 (5R_q.Wu  
  operator<<和operator>> ,BuEX#ZaBl  
0w<G)p~%n  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 {3R?<ET]mt  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: V{+5Fas^l  
DqbU$jt`  
template < typename Left > ?TEdGe\*  
struct value_return HVkq{W|w  
  { LG> lj$hO  
template < typename T > <Q|(dFr`v  
  struct result_1 A.>TD=Nz  
  { @>4=}z_e  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; c</u]TD  
} ; NAt; r  
iQj2aK Gs  
template < typename T1, typename T2 > mb_~ "}A  
  struct result_2 BkcA_a:W  
  { %.`<ud  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; UKfpoDhEe  
} ; <QZ X""  
} ; A57e]2_  
)AoF-&,w  
"[M k5tM  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait OZed+t=  
5U5)$K'OA  
下面我们来剥离functor中的operator() B`1"4[{  
首先operator里面的代码全是下面的形式: /+{]?y,  
*^_ywqp  
return l(t) op r(t) ]<B@g($  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) b i 8Qbo4  
return op l(t) Rd^X.  
return op l(t1, t2) ZclZD{%8J  
return l(t) op 3Sclr/t  
return l(t1, t2) op 2\, h "W(  
return l(t)[r(t)] :L'U>)k  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] D^jyG6Ch  
~w9.}   
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: g9K7_T #W  
单目: return f(l(t), r(t)); b2p;-rv  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); X!/o7<  
双目: return f(l(t)); G" &yE.E5  
return f(l(t1, t2)); _(.,<R5  
下面就是f的实现,以operator/为例 xHo iu$i6  
N5Rda2m  
struct meta_divide pk5W!K  
  { Ja(>!8H>@  
template < typename T1, typename T2 > y %4G[Dz  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) pcl '!8&7  
  { h%yw'?s  
  return t1 / t2; Z+?V10$  
} 4EtP|  
} ; JVx ,1lth  
S85}&\m&4  
这个工作可以让宏来做: ~Vf+@_G8`  
a$K.Or}  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ u(92y]3,  
template < typename T1, typename T2 > \ X;D"}X4(E  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; @ a?^2X^  
以后可以直接用 %:~LU]KX  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) +o94w^'^$b  
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 vsU1Lzna6@  
(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。。。) ]l.qp5eQ  
|&hu3-(  
(&y~\t] H  
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 &!E+l<.RF  
^A"TY  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > u\jQe@j '  
class unary_op : public Rettype _|'e Az   
  { r@O5{V  
    Left l; d;4LHQ0yU  
public : s9Tp(Yr,k  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Z~?1xJ&  
4R(H@p%+r2  
template < typename T > u . xUM  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \W,,@ -  
      { x %hV5KW  
      return FuncType::execute(l(t)); vhEqHjR:  
    } ~$WBcqo  
>-%}'iz+  
    template < typename T1, typename T2 > iF_#cmSy$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l\HLlwYO  
      { dbE]&w`?d  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); FQ3{~05T  
    } <Lt%[dn  
} ; )'+ tb\g  
MMQ^&!H  
Un~8N  
同样还可以申明一个binary_op P<tHqN !q  
+sW;p?K7eO  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > o4zX 41W  
class binary_op : public Rettype KkIgyLM  
  { {\-9^RL  
    Left l; &(Yv&j X  
Right r; a7? )x])e  
public : TI<?h(*R_  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Hdn%r<+c  
BM vGw  
template < typename T > $M0F~x  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >, 9R :X(  
      { ;UAi>//#   
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); @mJ# ~@*(  
    } B&M-em=  
t++ a  
    template < typename T1, typename T2 > !bq3c(d  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !lnRl8oV  
      { TpSv7kT]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); :kU-ol$  
    } >x3$Ld  
} ; P&=H<^yd  
auai@)v6  
9*<=K  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 n | M~C\*  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 JG:li} N  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) &Rp/y%9  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Po1/_# mu  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! "G[yV>pxv  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 z|k0${iu#  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 J6C/`)+w  
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) &<>NP?j}  
下面是修改过的unary_op e*!0|#-  
hRFm]q  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > #1z/rUh`Cr  
class unary_op |lG7/\A  
  { `mE>h4  
Left l; DCheG7lo{  
  ?nCo?A  
public : QE Q/  
; "K"S[  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} !K%8tr4   
2e<u/M21>  
template < typename T > TCLXO0  
  struct result_1 #WlTE&  
  { +}eH,  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Rh :|ij>B  
} ; !zZ3F|+HB  
crbph.0  
template < typename T1, typename T2 > Ef]<0Tm]:  
  struct result_2 Gpf9uj%  
  { 6BdK)s  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &`%J1[dy  
} ; [lz#+~rOS  
Fxx -2(U  
template < typename T1, typename T2 > s_3a#I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TQykXZ2Yb)  
  { K j~!E H"  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); >D Ai-`e  
} d.Q<!Au3  
Mp(;PbVD  
template < typename T > MkWbPm)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V`rxjv}!  
  { U|b)Bw<P  
  return OpClass::execute(lt(t)); @ V_i%=go  
} 2t?Vl%<  
w,j;XPp  
} ; (+}44Ldt  
`~D{]'j  
zYM0?O8pJ~  
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 7d/I"?=|rA  
好啦,现在才真正完美了。 @+a}O  
现在在picker里面就可以这么添加了: /]of @  
c< sq0('`  
template < typename Right > {"*_++|  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const eIOMW9Ivt  
  { k"6v& O  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 03_M+lv  
} :(4q\~  
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。 4O:HT m  
' Er\ 68  
],{M``]q  
WXG0Z  
L* ScSxw  
十. bind 221}xhn5  
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。 b}*q*Bq  
先来分析一下一段例子 KUC%Da3  
CAmIwAx6;  
q\<NW%KtX  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 2`> (LH  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 #V$sb1u  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 YN~1.!F  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 c[$i )\0  
我们来写个简单的。 /O`R9+;  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: y'n<oSB}  
对于函数对象类的版本: Kjpsz];  
foB&H;A4oC  
template < typename Func > L0w2qF  
struct functor_trait :&LV^ A  
  { K92M9=>  
typedef typename Func::result_type result_type; P.(z)!]  
} ; n57mh5mixM  
对于无参数函数的版本: rrq7UJ;  
/iJsa&W}  
template < typename Ret > /||8j.Tm  
struct functor_trait < Ret ( * )() > (cI@#x  
  { t;:Yf  
typedef Ret result_type; O;T)u4Q&3  
} ; .'4@Yp{=  
对于单参数函数的版本: db}lN  
]7RK/Zu i  
template < typename Ret, typename V1 > Y&y<WN}Q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > F=f9##Y?7M  
  { G^SDB!/@J  
typedef Ret result_type; !!m GsgnW  
} ; V8b^{}nxt  
对于双参数函数的版本: u'gsIuRJ  
Hq>rK`  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > zy~*~;6tW  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 238z'I+$G/  
  { Q8h=2YL  
typedef Ret result_type; 3M'Y'Szm  
} ; PWfd<Yf!  
等等。。。 wy:euKB~   
然后我们就可以仿照value_return写一个policy jO`L:D/C  
yA`,ns&n  
template < typename Func > f917F.1 I  
struct func_return @[n%q.|VB  
  { =,&{ &m)  
template < typename T > M?kXzb\O  
  struct result_1 ): r'IR  
  { akwS;|SZ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; J`wx72/-ZW  
} ; #jg3Ku;Y  
HD z"i  
template < typename T1, typename T2 > .tK]-f2  
  struct result_2 fvG4K(  
  { ? :F Jc[J  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7'@~TM  
} ; $us7fuKE  
} ; [&zSYmDk  
HLh]*tQG  
P{,=a]x,mz  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 KnK\X>:  
,{Z!T5 |  
template < typename Func, typename aPicker > 7qdB   
class binder_1 CZ(fP86e  
  { 0 Gq<APtr  
Func fn; ,rhNXx  
aPicker pk; xDmwiVy  
public : vQ{mEaH  
'9AYE"7Ydk  
template < typename T > |s!n7%|,7  
  struct result_1 1\5po^Oioy  
  { l585L3i  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; "h&[6-0'  
} ; >E>'9@Uh  
*bi;mQ  
template < typename T1, typename T2 > al4X}  
  struct result_2 #jw%0H;l]  
  { dAjm4F -  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?nf4K/IjZ!  
} ; c2yZvi  
IY|>'}UU#  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} `V?NS,@$  
_,*QJ  
template < typename T > .L_ Hk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _No<fz8  
  { zBqNE`  
  return fn(pk(t)); <@qJsRbhK  
} 2c5)pIVEy  
template < typename T1, typename T2 > H`T}k+e2-N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /tqe:*  
  { p%e/>N.P  
  return fn(pk(t1, t2)); \~""<*Hz  
} g=S|lVQm  
} ; {z8wFL\  
w#;y  
-4S4I  
一目了然不是么? L>,xG.oG  
最后实现bind R78lV -};Q  
QQUZneIDp  
YU1z\pK  
template < typename Func, typename aPicker > BNbz{tbX"  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) oh >0}Gc8  
  { Dfd%Z;Yu  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Qf|c^B  
} a.SxMF  
SCXtBZ`.G  
2个以上参数的bind可以同理实现。 M V~3~h8  
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。 tnw6[U!rh=  
+\MGlsMK@.  
十一. phoenix R9%"Kxm  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: C0'_bTfB  
iKgH :[j  
for_each(v.begin(), v.end(), l`*R !\  
( $(pVE}J  
do_ ~@K!>j  
[ ]U3@V#*  
  cout << _1 <<   " , " U p: M[S  
] ?,*KAGg%  
.while_( -- _1), 9 H~OC8R:  
cout << var( " \n " ) Ert` ]s~  
) (e[8`C  
); 93y!x}  
A)u,Hvn  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 6>/g`%`N  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor i  M!=/  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 'E#Bz"T  
那么我们就照着这个思路来实现吧: g}*F"k4j  
>66v+  
R"[U<^  
template < typename Cond, typename Actor > -Sj|Y }  
class do_while .T^e8  
  { + Scw;gO  
Cond cd; |j7{zsH  
Actor act; z4*`K4W  
public : P:v|JER   
template < typename T > ^es/xt  
  struct result_1 33b 3v\N  
  { _.3O(?p,  
  typedef int result_type; {~eVZVv  
} ; 2<Q3-|/i  
Py-}tFr  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} )nA fT0()0  
!;;WS~no3  
template < typename T > hZLwg7X!   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aak[U;rx  
  { y4 ~;H{!  
  do uOprA`3  
    { 0?8{q{ o+  
  act(t); o"@GYc["  
  } SpiI9)gp  
  while (cd(t)); B]5G"4,  
  return   0 ; TClgywL  
} N?krlR  
} ; UqaV9  
k\wI^D  
XKepk? E  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). uj9IK  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ([L5i&DT  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 b)Dzau  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 <hSrx7o  
下面就是产生这个functor的类: k874tD  
gl~>MasV&  
;33LuD<h.  
template < typename Actor > l9Sx'<  
class do_while_actor ^+zhzfJ  
  { yUzpl[*e^o  
Actor act; 2[R{IV8e  
public : f|X./J4Bl  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Y]gb`z$?  
3G)Wmmh"a  
template < typename Cond > R#UcwX}o  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; |VRzIA4M\  
} ; P(#by{s  
z}:|is)?  
OfSHZ;,  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 llP 5  
最后,是那个do_ ,3tcti~sZ  
 B1!b@0^  
amY\1quD|  
class do_while_invoker UBy< vwnU  
  { PA(XdT{  
public : sHSD`mYq  
template < typename Actor > ``p( )^zT  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 9OnH3  
  { vhQIkB8  
  return do_while_actor < Actor > (act); <p74U( V  
} tuF hPqe {  
} do_; rL /e  
[spJ%AhV  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? oSOO5dk:z  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 dE[nPtstb  
最后来说说怎么处理break和continue Rr|&~%#z  
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。 ] _WB^  
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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