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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda N$Y" c*  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 =z{JgD/  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, ; UiwH  
MRr</o  
\ 6EKgC1  
! / y!QXj  
  class filler @`-[;?>  
  { 6OiSK@<Hk  
public : [U#72+K  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 133I.XBU  
} ; B .TB\j  
FVv8--  
4$/i%B#ad  
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: .t&R>9cZ^  
M fk2mIy  
T,fI BD:  
7@.cOB`y@3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 1[*UYcD  
<]C$xp<2  
Nf3.\eR  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Bb&^ {7  
G>YAJ o  
(vR 9H(#  
<?D[9Mk$  
二. 战前分析 I fO;S*Qt  
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。 *F>v]8  
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 !@u>A_  
30PZ{c&Rll  
e& ANp0|W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); RUCPV[{b  
  /* --------------------------------------------- */ (F7_S*  
vector < int *> vp( 10 ); + SZYg[  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 5_0(D;Q  
/* --------------------------------------------- */ @ P@c.*}s  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); B:"THN^  
/* --------------------------------------------- */ DlMe5=n -u  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); dk QaM@  
  /* --------------------------------------------- */ @4%L36k  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); k^$+n_  
/* --------------------------------------------- */ J68j=`Y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); q0%  
wn Y$fT9  
D7]# Xk2  
l ?Y_~Wuw  
看了之后,我们可以思考一些问题: ^^i6|l1  
1._1, _2是什么? d;Hn#2C  
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。 syx\gz  
2._1 = 1是在做什么? W$JebW<z(  
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。 B) $c|dUV  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 JB</euyV  
BY\:dx)mK  
=k}SD96  
三. 动工 %CZ-r"A  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: }}QTHR  
Bhqft;Nuh  
bG&"9b_c  
}14 {2=!Q  
template < typename T > %I!:ITa  
class assignment IUGz =%[  
  { A>VI{  
T value; i$^)UZJ&0  
public : [=uo1%  
assignment( const T & v) : value(v) {} DfJ2PX}q  
template < typename T2 > qLncn}oNM  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } %zC[KE*~  
} ; S gMrce<;  
0Q1FL MLV  
@RD+xYm  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 #5sD{:f`  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment [~W`E1,  
fsO9EEn7 X  
D+V7hpH-  
Mv|ykJoz"  
  class holder })vOaYT|-  
  { !.7udYmB  
public : D0Z\Vvy  
template < typename T > `&M{cfp_  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 2Zuq?1=  
  { ,O1O8TwUB0  
  return assignment < T > (t); r%wA&FQ8U  
} ^IZ)#1U  
} ; 6 y"-I !&  
LL!.c  
g}&hl"j  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: k.h`Cji@  
Z>F^C}8f  
  static holder _1; C7T(+Wd!,  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 @J[6,$UVu  
: Ud[f`t  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]u-SL md  
而不用手动写一个函数对象。 (VvKGh  
'"pd  
dGZntT 2D  
RhF>T&Q  
四. 问题分析 -O:_!\uA  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 )/4(e?%=  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 | sqZ$Mu  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 R~L0{` 0  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 @#+jMV$g  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 p\wJD1s  
di9!lS$  
五. 问题1:一致性 Hx^!:kxk  
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?| z;]CmR@Ki  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 KHKS$D  
q^8EOAvnZ  
struct holder k1z$e*u&r  
  { XA0 (f*  
  // 0X..e$ '  
  template < typename T > 3HG;!D~m;  
T &   operator ()( const T & r) const y-?>*fN o  
  { dYFzye  
  return (T & )r; @$Qof1j'%  
} fi PIAT}  
} ; G" b60RQ  
O@8pC+#`Z  
这样的话assignment也必须相应改动: 7k{2Upg;  
[}nK"4T"Ri  
template < typename Left, typename Right > J.*XXM- V  
class assignment %/"Oxi^G  
  { Gtv,Izt  
Left l; qOCJTOg7  
Right r; Q>}2cDl  
public : )G^TW'9  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1F[L"W;r  
template < typename T2 > |wxGpBau  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ~KjJ\b)R  
} ; ofc.zwH  
,reJ(s  
同时,holder的operator=也需要改动: ~ <0Z>qr  
PL0`d`TI  
template < typename T > ~%w~-O2  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const TmRx KrRs  
  { fT:}Lj\L1  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); n[xkSF^)  
} $BN15x0/:~  
yT OyDm-  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 XR# ;{p+b  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 a+41|)pt  
/%x7+Rl\-^  
return l(rhs) = r; !&kL9A).  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 (Ha@s^?.C  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: UyYfpL"$A"  
! U0z"  
template < typename Tp > qcB){p+UQ  
class constant_t `%K`gYhG1  
  { W-2i+g)  
  const Tp t; khd5 Cf[   
public : ";3*?/uM  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} `hh9"Ws%  
template < typename T > XaI;2fMGI  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ;uI~BV*3  
  { $Ptk|qFe  
  return t; W+>wu%[L  
} A//?6O Jx?  
} ; 8Vl!|\x5  
O>r-]0DI[  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 IxSV?k   
下面就可以修改holder的operator=了 >X}{BDMb.  
V%L/8Q~  
template < typename T > g1m-+a  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const @_'OyRd8  
  { s PYX~G&T  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Ayx^Wp*s  
} *3{J#Q6fk3  
QezSJ io  
同时也要修改assignment的operator() @9 8;VWY\  
O??vm?eo  
template < typename T2 > 'E]A.3-Mt  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } <)m%*9{  
现在代码看起来就很一致了。 :{g7lTM  
,4F,:w  
六. 问题2:链式操作 X33v:9=  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 MOz}Q1`a  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 VC&c)X  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 B+VuUt{S  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 9w ~cvlv[  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct q|#MB7e/  
))#'4  
template < typename T > TYS\95<  
struct result_1 4KpL>'Q=  
  { s3t!<9[m  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; /lD?VE  
} ; [$\>~nj=  
: iCM=k  
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: XF,<i1ZlM  
)q^ Bj$  
template < typename T > P;91~``b-  
struct   ref e1 a*'T$z  
  { -zfoRU v  
typedef T & reference; D&{ *AH%Q  
} ; b](o]O{v  
template < typename T > D!FaEN  
struct   ref < T &> ," R>}kPli  
  { KsdG(.I+ek  
typedef T & reference; a8uYs DS  
} ; o"_=K%9  
z]#hWfM4B:  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: B4W\ t{  
2"/yEg*=  
template < typename T > 7 ^I:=qc72  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ey1Z/|  
  { 5{l1A (b  
  return l(t) = r(t); :$H!@n*/R  
} }5gr5g\OtP  
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。 _vrWj<wyf  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 w=J4zkWk  
T%I&txl  
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 RsSXhPk?  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: W"sr$K2m|  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 b~Z=:'m8  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 D s-`  
最后的布局是: y4F^|kS) [  
                Add gg]~2f  
              /   \ -J$g(sikt  
            Divide   5 7kz-V.  
            /   \ 960qvz!  
          _1     3 HHS45kg[c  
似乎一切都解决了?不。 K5flit4-  
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。 1j3=o }m  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 +WF.wP?y  
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: 0=[0|`x  
Y6eEGo"K.+  
template < typename Right > S<oQ}+4[~  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const iHz[Zw^.s  
Right & rt) const hx!`F  
  { N lt4)  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); YFx=b!/ s  
} :XS"# ^aJ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Dd/}Ya(Gi  
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。 1%eLs=u?  
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'B  
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。 T-P@u-DU  
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。 T T"3^@  
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? 0xBY(#;Q  
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: R<g=\XO'y  
JuJ5qIal  
template < class Action > N$Hqa^!'T  
class picker : public Action && C~@WY,r  
  { FmA-OqEpA  
public :  c!D> {N  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Zr"dOj$Jf  
  // all the operator overloaded (3fPt;U  
} ; oQvFrSz  
A?Sm-#n{  
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。 faVS2TN4  
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: s^PmnFR  
Y'_ D<Mp  
template < typename Right > g{a d0.y,  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const {Gkn_h-^  
  { &7F&}7*c  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \X opU"  
} z(UX't (q  
n4*'B*  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > -A@U0=o  
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。 [+DNM 2A  
7ukDS]  
template < typename T >   struct picker_maker CjZ6NAHc  
  { '#f?#(  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ~~dfpW_"  
} ; IMR$x(g= F  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > nO [QcOf  
  { J~2 CD*v  
typedef picker < T > result; m){&:Hs  
} ; }rxFS <j  
M=Is9)y  
下面总的结构就有了: ddMM74  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 p;ZDpR  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 f[M"EMy  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 &|] Fg5  
至此链式操作完美实现。 Vx(;|/:  
!L$oAqW  
bVOO)  
七. 问题3 *<3iEeO/R  
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。 EEg O  
9oD#t~+F4  
template < typename T1, typename T2 > 1 ' %-y  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _ ^3@PM>  
  { KqY>4tb  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); |Kn^w4mN  
} cFxSDTR  
[r~~=b7*[  
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:  RA~_]Hk  
F~P/*FFK  
template < typename T1, typename T2 > c$.T<r)Z  
struct result_2 P#9-bYNU  
  { &`5 :G LV  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; lc-*8eS  
} ; +{bh  
gU*I;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? >hesxC!  
这个差事就留给了holder自己。 CY\mU_.b  
    CCwK8`%   
<sF!]R&4  
template < int Order > lZ+/\s,]|  
class holder;  A8`orMo2  
template <> m&{rBz0  
class holder < 1 > $q=hcu  
  { ^:$j:w?j  
public : 5[hlg(eb  
template < typename T > )%1&/uN)  
  struct result_1 <#!8?o&i  
  { ,P1G ?,y  
  typedef T & result; kfIbgya   
} ; JG1LS$p^  
template < typename T1, typename T2 > _4A&%>   
  struct result_2 ]n/jJ_[  
  { r6/<&1[  
  typedef T1 & result; s UvKA0  
} ; ^&e;8d|f{  
template < typename T > QTJrJD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ol1AD: Ho  
  { 4O9tx_<JG  
  return (T & )r; *,_2hvlz  
} y& Gw.N}<r  
template < typename T1, typename T2 > LE Jlo%M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /Ir 7 DZK  
  { 7YSuB9{M  
  return (T1 & )r1; ]lC4+{V  
} <4SF~i  
} ; zh?xIpY  
H==X0  
template <> ook' u }h  
class holder < 2 > 8Na}Wp;|Gi  
  { <:H  
public : X@G[=Rs  
template < typename T > ZO]E@?Oav  
  struct result_1 -U&098}<K  
  { !k ;[^>  
  typedef T & result; ',<{X (#(  
} ; ">rsA&hN-  
template < typename T1, typename T2 > E%KC'T N^D  
  struct result_2 "4k"U1  
  { oTZo[T@zRx  
  typedef T2 & result; hlt9x.e.A  
} ; lb=2*dFJ1  
template < typename T > F\I5fNs@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const s$eK66H  
  { kvY} yw7  
  return (T & )r; ;g!xQvcR  
} Z{j!s6Y@{  
template < typename T1, typename T2 > Iht mD@H}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4"`=huQ  
  { GA}hp%  
  return (T2 & )r2; kjQIagw  
} })Ix .!p  
} ; eU<]h>2  
w/)e2CH  
;w>Q{z  
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> >。 gt(X!iN]  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Ss*Lg K_  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: R A-^!4tX  
~M|NzK_9  
return l(i, j) = r(i, j); `K@5_db\  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) `XFX`1  
_S[Rvb1e   
  return ( int & )i; _CYmG"mY  
  return ( int & )j; Y,p2eAss  
最后执行i = j; exGhkt~  
可见,参数被正确的选择了。 +sV#Z,  
4'7 v!I9  
CYY X\^hA  
7cJO)cm0'  
C"V?yDy2~  
八. 中期总结 X}ey0)g%  
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: hvwnG>m\  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 @8}-0c  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 yAZ.L/jyr  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 8tG/VE[  
e\+~  
wt3Z?Pb  
@p?b"?QaB  
!]UU;8h~  
NG4eEnic!a  
九. 简化 rZwf%}  
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。 4rGO8R  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Hj-<{#,  
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: ;RTrRh0v  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 0|qx/xo|-  
  +-*/&|^等 ]-+.lR%vd9  
2. 返回引用。 TWD|1 di0  
  =,各种复合赋值等 /;]B1T7  
3. 返回固定类型。 JCQx8;V%I  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ^+Y-=2u:  
4. 原样返回。 .T N`p*  
  operator, bHlDm~5  
5. 返回解引用的类型。 -O5(%  
  operator*(单目) A$$R_3ne  
6. 返回地址。 RLeSA\di  
  operator&(单目) %<bG%V(  
7. 下表访问返回类型。 T5X'D(\|  
  operator[] hc31+TL  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 P*nT\B  
  operator<<和operator>> @pEO@bbg>  
: Oz7R:  
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。 Sj=69>m]5  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ?Sd~u1w8K  
!Sr0Im0  
template < typename Left > , L AJ  
struct value_return &d &oP  
  { {O3oUE+  
template < typename T > yScov)dp(  
  struct result_1 i32_ZBZ?y  
  { (Mire%$h  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; '"G %0y  
} ; +h9l %Pz  
+ X|m>9  
template < typename T1, typename T2 > Wvzzjcr(j  
  struct result_2 N4JqW  
  { Q,`2DHhK  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 3R$CxRc:  
} ; &xMJ^Nv  
} ; }G:uzud10  
S<bz7 k9  
O'yjB$j  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ")[Q4H;V  
JQVw6*u{  
下面我们来剥离functor中的operator() ;JD3tM<  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Gh>fp  
~jCpL@rS  
return l(t) op r(t) 8BoT%kVeJv  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 6XxG1]84  
return op l(t) &j~|3  
return op l(t1, t2) .]sIoB-54  
return l(t) op \i;~~;D  
return l(t1, t2) op 1\.zOq#  
return l(t)[r(t)] P.H/H04+  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] TF iM[  
&s}@7htE  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: %(7wZ0Z  
单目: return f(l(t), r(t)); <:yq~?  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6^z \;,p  
双目: return f(l(t)); ff5 Lwf{{  
return f(l(t1, t2)); i4n%EDQ  
下面就是f的实现,以operator/为例 ?M{ 6U[?  
{J6sM$aj  
struct meta_divide #SLxNAH  
  { EX_sJc  
template < typename T1, typename T2 > re 1k]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) $rQFM[  
  { A>1p]#  
  return t1 / t2; ]3 8<ly7  
} j7HlvoZV  
} ; ~RLx;  
))+9 8iU1s  
这个工作可以让宏来做: zt>_)&b  
_*?"[TYfX  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ P@S;>t{TD  
template < typename T1, typename T2 > \ 8KELN(o$ 7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 8iH;GFNJ7'  
以后可以直接用 L) nVpqm   
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) BnnUUaE  
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 q?]@' ^:;  
(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。。。) )D-.7m.v]  
_>)"+z^r  
cZX&itVc:  
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 bZlLivi  
1S.e5{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2Q'XB  
class unary_op : public Rettype 08n%% F  
  { a):Run  
    Left l; jvQ+u L  
public : pZJQKTCG  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} R{Kd%Y:2Y  
gl\$jDC9  
template < typename T > E `j5y(44  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /$.vHt 5nt  
      { @ un  
      return FuncType::execute(l(t)); ;gu>;_  
    } _x|8U'|Ce  
{hq ;7  
    template < typename T1, typename T2 > sluZ-,zE  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j[Zni D  
      { xW;[}t-QS  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); G~hILW^  
    } > FcA ,  
} ; C05{,w?  
cyP* QW[  
qsRfG~Cg  
同样还可以申明一个binary_op "91At b;hJ  
W]Y!ZfGnN  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > LW 3J$Am  
class binary_op : public Rettype }(%}"%$  
  { `L[32B9  
    Left l; p1gX4t]%}a  
Right r; k@)m-K  
public : }b\q<sNE{  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} IS*"_o<AR  
JOne&{h]J"  
template < typename T > Tvw2py q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `xAJy5  
      { #_L&  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); #cF8)GC  
    } ao5yW;^y  
^V,/4u  
    template < typename T1, typename T2 > dv}R]f'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O|TwG:!  
      { ^F0jI5j).  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); [)6E) E`_e  
    } bme#G{[)Y  
} ; Q pc^qP^-  
5@rqU(]<  
)w?$~q  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 im[gbac  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 4qcIoO  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) x]+KO)I  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Y +yvv{01  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! n.UM+2G  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 >#n-4NZ;p9  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 QN a3S*  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) g UAPjR  
下面是修改过的unary_op qa`(,iN  
A-!qO|E[-  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > r_Yl/WW  
class unary_op `a-T95IFy  
  { 'n.9qxY;  
Left l; z :jF) N  
  WY~[tBi\  
public : 1L qJ@v0  
rL/7wa  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} He;%6OG{  
]H'82a  
template < typename T > 0]0M>vx u  
  struct result_1 `ViNSr):J  
  { :>ST)Y@]w  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; < io8 b|A  
} ; %= ;K>D  
:@A;!'zpL  
template < typename T1, typename T2 > "A`'~]/hE  
  struct result_2 :%]R x&08  
  { uQ+$HzxX  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; V)jhyCL  
} ; @<JQn^M  
4DM|OL`w  
template < typename T1, typename T2 > vrx3O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const CnA)>4E*'  
  { emIbGkH  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2));  o*1`,n  
} I _G;;GF  
m 4LM10  
template < typename T > _JO @O^Ndd  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X1D:{S[  
  { X^^D[U  
  return OpClass::execute(lt(t)); S$/3Kq  
} t^;Fq{>  
SntYi0,`  
} ; *heQ@ww  
D];([:+4  
cSDCNc*%  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ^P`'qfZ  
好啦,现在才真正完美了。 =B%e0M  
现在在picker里面就可以这么添加了: FEswNB(]*  
nE%qm -  
template < typename Right > V7i`vo3Cc  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const }}R!Y)  
  { {0 {$.L  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); :?W:'% (`[  
} 8[IifF1M=&  
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。 . Dxrc  
;KN@v5`p  
3_/d=ZI\  
!PbFo%)  
ka [NYW{.  
十. bind P*sCrGO%  
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。 Sd11ZC6  
先来分析一下一段例子 e 3oIoj4o  
VH65=9z  
KphEw[4/  
int foo( int x, int y) { return x - y;} {u3u%^E;R  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 H@2+wr)$}  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 1D]wW%us  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 DO{4n1-U  
我们来写个简单的。 (E[hl  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: &p/k VM  
对于函数对象类的版本: >@iV!!  
biK.HL\V  
template < typename Func > &|*|  
struct functor_trait >X)G`N@ !  
  { Pw.+DA  
typedef typename Func::result_type result_type; aQ\O ]gCE  
} ; ? GW3E  
对于无参数函数的版本: m!(K  
+R$KEGu~0Y  
template < typename Ret > Ne_>%P|I_  
struct functor_trait < Ret ( * )() > h 42?^mV4?  
  { ;Yj&7k1  
typedef Ret result_type; <0}'#9>O  
} ; %)V3QnBO  
对于单参数函数的版本: HrxEC)V6#  
5~QB.m,>  
template < typename Ret, typename V1 > RL9P:] ^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > U"Oq85vY  
  { <'33!8 G  
typedef Ret result_type; $<PVzW,$o  
} ; \SR  
对于双参数函数的版本: >O=V1  
+^:K#S9U  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 1cega1s3xR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > H R  
  { ysPW<  
typedef Ret result_type; Jsl,r+'H  
} ; R)z|("%ec  
等等。。。 s#3{c@^3  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy :8g \B{  
oY:>pxSz<@  
template < typename Func > [ Ma9  
struct func_return ]W,g>91m  
  { kE h# 0  
template < typename T > H++rwVwj#h  
  struct result_1 <Jz>e}*)  
  { XMdYted  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6D<A@DR9J  
} ; !$HWUxM;p  
&D#v0!e~x  
template < typename T1, typename T2 > `x{gF8GV  
  struct result_2 :1Cc~+]w(u  
  { P@#6.Bb#V  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; E3qX$|.$/  
} ; ~MX@-Ff  
} ; ^y,ip=<5\3  
3ssio-X  
p"Y=  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 H Vy^^$  
0a5P@;"a  
template < typename Func, typename aPicker > 'I2)-=ZL6  
class binder_1 IcZ'KV  
  { NR5A"_'  
Func fn; >KJ]\`2>)c  
aPicker pk; gMbvHlT  
public : Z[VKB3Pb8  
g@L4G?hLn  
template < typename T > -~g3?!+Hb  
  struct result_1 ;DTNw=  
  { <Jx{Uv  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; PZs  
} ; Z:Wix|,ONS  
EMo6$(  
template < typename T1, typename T2 > IP3-lru  
  struct result_2 >*MB_m2|  
  { 6dh PqL  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Velmq'n  
} ; foeVjL:T  
t j0vB]c  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 6yU~^))bx  
#LZ`kSlv4  
template < typename T > )Jc>l;G(M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !Zrvko  
  { x9=lN^/4  
  return fn(pk(t)); -:QyWw/d  
} `#V"@Go  
template < typename T1, typename T2 > ?cJ$=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jL# akV  
  { *=8)]_=f  
  return fn(pk(t1, t2)); +2?[=g4;}  
} ?/\;K1c p  
} ; C"}x=cK  
xl3U  
!l~hO  
一目了然不是么? ra3WLK  
最后实现bind @P-7a`3*  
A28w/ =e7  
3O.-'U1K  
template < typename Func, typename aPicker > khR3[ju{^  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) D7 @10;F}[  
  { -} (W=r\  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 86Rit!ih  
} }MX`WW0\]Z  
~?p > L  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ms$o,[  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 %wO~\:F8  
h\5 7t@A  
十一. phoenix \@xnC$dd/  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: W)l&4#__(  
>iCMjT]4  
for_each(v.begin(), v.end(), _I9TG.AA.  
( GHkSU;})  
do_ p#&6Ed*V  
[ 'D4NPG`z  
  cout << _1 <<   " , " ^~0 r+w61  
] KQqlM  
.while_( -- _1), ?z6C8T~+  
cout << var( " \n " ) &$=F $  
) IH0Uq_  
); 0C7"*H0 R  
g N[r*:B  
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: x\=h^r#w  
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 M]W4S4&Y=  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 YcI]_[  
那么我们就照着这个思路来实现吧: S.I<Hs  
]Cj&C/(  
A-~)7-  
template < typename Cond, typename Actor > gp}S 1  
class do_while k4@GjO1"$  
  { (X8N?tJ  
Cond cd; L]V K9qB  
Actor act; 4 (yHD  
public : {hl_/ aG  
template < typename T > G$Dg*<  
  struct result_1 +X< Z 43  
  { y`N1I  
  typedef int result_type; Z` Aiw."|  
} ; q<1@ut  
K,RIa0)  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} QhZ%<zN  
q"Xls(  
template < typename T > t!~mbx+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  LKm5U6  
  { BP7_o63/G  
  do Pa.!:N-  
    { ^'h~#7s  
  act(t); -{< %Wt9  
  } B)(A#&nrb  
  while (cd(t)); #qPk,a  
  return   0 ; C?|gf?1p  
} 1/gh\9h  
} ; 3drgB;:g`  
H1w;Wb1se  
+V) (,f1  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 4b#YpK$7U  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 }A#FGH +  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 >?kt3.IQ!X  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 YONg1.^!(  
下面就是产生这个functor的类: JmBYD[h,  
kN_LD-  
h$k(|/+  
template < typename Actor > !b 7H  
class do_while_actor *8Lym,]  
  { iCH Z{<k  
Actor act; #*~ (  
public : .1}u0IbJ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} a5)+5  
2q#$?qs_b  
template < typename Cond > l 0 1Lg6+S  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; []Z6<rC|  
} ; `w q\K8v  
7W>T= @  
bXJE 2N  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 MF1u8Yl:0  
最后,是那个do_ snK/,lm.  
[Nq4<NK  
8xNKVj)@  
class do_while_invoker mr;WxxO5  
  { A[b'MNsv  
public : c"| ^Lo.  
template < typename Actor > cO <x:{`  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const zR/ATm]9  
  { 6q5V*sJ&  
  return do_while_actor < Actor > (act); 9/'j<v6M  
} Mn=_lhW K  
} do_; JRG7<s $  
_[<I&^%  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? }3+(A`9h f  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 I[R?j?$}>  
最后来说说怎么处理break和continue s^AYPmR6  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 ,7'l$-rl  
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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