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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda '% .:97  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ' XJ>;",[  
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, eM";P/XaX  
B8){  
7JvBzD42  
:C*7 DS  
  class filler 50#iC@1  
  { zO BLF|L=  
public : j\kT H  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 04`2MNfxG  
} ; \':'8:E  
ZS*PY,  
,%>]  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: @N,(82k  
zq 1je2DB  
&M p??{g  
=P}ob eY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); $l05VZ  
9Z.Xo kg  
7>#?-, B  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ZG29q>  
TPjElBh  
{z~n`ow  
AgEX,SPP  
二. 战前分析 Y.XNA]|  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 @ev"{dY  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 or~2r8  
LhN?j5XqM  
#|<\q*<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ME.l{?v  
  /* --------------------------------------------- */ kj_MzgC'?  
vector < int *> vp( 10 );  .dA_}  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ~m:oJ+:O  
/* --------------------------------------------- */ (}Q(Ux@X  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); >KPxksFR8  
/* --------------------------------------------- */ g=)B+SY'  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); %b 8ig1  
  /* --------------------------------------------- */ ,sw|OYb  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ?A4zIJ\  
/* --------------------------------------------- */ N|JM L  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); `fTH"l1zn  
"Y%fk/v8  
'%Cc!63t*  
S#h-X(4  
看了之后,我们可以思考一些问题: ~ _ ogeD  
1._1, _2是什么? 2/XrorV  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 b 6kDkE  
2._1 = 1是在做什么? s7(NFX5  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 \wMqVRPoQ  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 j<"@ Y7  
``X1xiB  
>A5*=@7bY?  
三. 动工 0R2KI,WI  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: WC& V9Yk  
<{ZDD]UGs0  
ltQo_k  
p **Sd[|  
template < typename T > {KQ-QKxxS  
class assignment >:o$h2  
  { {}.M(nPtv;  
T value; QZwUv<*  
public : (,nQ7,2EX  
assignment( const T & v) : value(v) {} k4N_Pa$}\  
template < typename T2 > E?v9c>c  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ,> Ya%;h2k  
} ; zR@4Z>6   
azhilUD8  
v11Uw?CM  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 !uZ)0R  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment %C[#:>'+  
RSfB9)3D  
+ d?p? v  
DT;n)7+,  
  class holder ;H' ,PjU  
  { CvOji 1  
public : '6g;UOx^=  
template < typename T > lJHU1 gu  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const @\*`rl]  
  { S_eD1iY2-  
  return assignment < T > (t); PJfADB7Y  
} Y0z)5),[U:  
} ; 8SZZ_tS3r  
plNoI1st  
8}M-b6R V  
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: MnL o{G]  
*x!j:/S`n  
  static holder _1; ltWEA  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 L`2(u!i J  
t.rlC5 k  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); XY`{F.2h  
而不用手动写一个函数对象。 XWq`MwC9  
9q/k,g  
fw&cv9X(IU  
F ,;B  
四. 问题分析 wiFA 3_\G  
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。 "lV bla4b  
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。  .u3;  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 po! [Nd&"  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 u Vth&4dh9  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 QbJE+m5  
>sm~te$5  
五. 问题1:一致性 R+*-i+]Q#7  
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?| R@df~  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 uv|RpIve:  
sB@9L L]&|  
struct holder Nf5zQ@o_y  
  { i}L*PCP  
  // $x/VO\Z{-  
  template < typename T > A3Xfu$[u  
T &   operator ()( const T & r) const <B Vx%  
  { :R'={0Jg  
  return (T & )r; 2^X<n{0N)  
} \b;z$P\+*  
} ; qV#,]mX  
(VM.]B<  
这样的话assignment也必须相应改动: G_QV'zQ  
6ys|'<?  
template < typename Left, typename Right > 6vfut$)[{  
class assignment {1"kZL  
  { u0Bz]Ux/Q  
Left l; `t7z LC^c  
Right r; K_Pbzj4(P  
public : csFLBP  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %N #A1   
template < typename T2 > 7](aPm8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } :IX_|8e ^  
} ; ^\oMsU5(  
&s8vmUt  
同时,holder的operator=也需要改动: D!DL6l`  
\nUJ)w  
template < typename T > r,<p#4(>_  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const W5uC5C*,l  
  { bXz*g`=;  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); <CcSChCg  
} hRQw]  
$ghlrV;:ct  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 b:PzqMh{G  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 B un^EJ)  
Xf;_r+;  
return l(rhs) = r; mwMcAUD]2  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ,`ba?O?*G  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ?>1wZ  
6T5\zInd  
template < typename Tp > #z61 I"kU  
class constant_t 6`@6k2]  
  { 5FVmk5z]d  
  const Tp t; GP(nb,  
public : 65vsQ|Zw  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 7*kTu0m  
template < typename T > 7sU+:a  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const qL?$u07<9'  
  { FMtg7+Q|>  
  return t; sk5B} -  
} zWrynJ}s  
} ; ?L|Ai\|  
)43z(:<  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 3F8K F`*  
下面就可以修改holder的operator=了 k]9y+WC2  
}ww`Y&#  
template < typename T > 19:1n]*X<  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ?jU 3%"  
  { OWp`Wat  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); E&ReQgBft  
} -nZDFC8y$  
R_=fH\c;  
同时也要修改assignment的operator() _ mgu r  
p@?ud%  
template < typename T2 > *Oq& g\K)  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } F;MACu;x  
现在代码看起来就很一致了。 kZ0z]Y  
Ekn3ODz,  
六. 问题2:链式操作 ?r}2JHvN  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 jItVAmC=i  
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。 ;D<;pW  
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。 VFK]{!C_  
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。 Q yhu=_&  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct q#F+^)DD [  
hT% >)71  
template < typename T > ~wu\j][2  
struct result_1 QJ%N80  
  { ba)hWtenH  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; DB0?H+8t  
} ; gX`C76P!  
{*"\6 8e  
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: N"7BV  
(_Th4'(@Y  
template < typename T > M}`T-"qf  
struct   ref I0N~>SpZ5  
  { ]l"9B'XR  
typedef T & reference; SB:z[kfz|  
} ; )K]<\Q[  
template < typename T > od^o9(.W^  
struct   ref < T &> %"ehZ d0r  
  { {5 3#Xd  
typedef T & reference; vcZ"4%w  
} ; Y=/;7T  
I5]58Ohx  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Qnx?5R-}ZU  
xiVbVr#[  
template < typename T > #+ {%>f  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const OX}ZdM!&f  
  { V"T5<HA9  
  return l(t) = r(t); w6ck wn,  
} 55Xfu/hQ  
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。 Xif>ZL?aXb  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 #dFE}!"#`  
Y2|c;1~5$  
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 sfp.>bMj  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 9Qq%Fw_  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 pS8`OBenA  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ;,Os3  
最后的布局是: "2:#bXM-  
                Add q8& ^E.K  
              /   \ 1i#U&  
            Divide   5 M (:_(4~  
            /   \ AgWG4C=  
          _1     3 t'DIKug&  
似乎一切都解决了?不。 }:\e "Bfv  
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。 F<O<=Ww  
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。 =%{E^z>1  
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: SJlL!<i$  
=kw6<!R  
template < typename Right > ;I>77gi`]  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const d 1 O+qS  
Right & rt) const :eBp`dmn  
  { \wp8kSzC  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }7i}dyQv}  
} k~]\kv=  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 w69G6G(  
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。 .p'\@@o5  
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。 #B__-"cRv  
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。 7 .xejz  
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。 ,%KMi-w]q,  
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? YVO~0bX:  
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: XeXK~  
h[]3#  
template < class Action > uvA2`%T/  
class picker : public Action $KmE9Se6,  
  { 6MbMAh5>  
public : OKCX>'j:S  
picker( const Action & act) : Action(act) {} [ZETyM`  
  // all the operator overloaded (N{  
} ; o2^?D`Jr  
F5<GGEQb  
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。 _p| KaT``  
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: '~76Y9mv  
[jF\"#A  
template < typename Right > $I a-go2W  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const xKoNo^FF  
  { {6*{P!H  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); F :-6Htmj  
} ;W!hl<``d*  
cWa> rUsF  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > gC/-7/}  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 =e]Wt/AQ  
]K%D$x{+\  
template < typename T >   struct picker_maker Ay\!ohIS3  
  { _1?Fy u&<5  
typedef picker < constant_t < T >   > result; mGUl/.;yp-  
} ; #J4,mFMr  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > =_d-MJy~6  
  { LiD-su D  
typedef picker < T > result; (ZEDDV2  
} ; _ 3>|1RB  
m}nA- *  
下面总的结构就有了: XXZ$^W&  
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。 ~{s7(^ P  
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。 Pl[WCh  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ,DbT4Ul c  
至此链式操作完美实现。 Vt U  
'p(I!]"uo  
JOx""R8T5  
七. 问题3 2@ f E!  
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。 :aMp,DfM]P  
0N3S@l#,\A  
template < typename T1, typename T2 > q\87<=9J  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %i`YJ  
  { Dz&<6#L<  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ctL,Mqr\Z  
} Hy1f,D  
ACxjY2  
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: \6v*c;ZF  
PRF^<%mkI  
template < typename T1, typename T2 > ~ TALpd  
struct result_2 "G!V?~;  
  { 9!|.b::  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; tL@m5M%:N2  
} ; N @sVA%L.  
Ci^tP~)&"  
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? $kk!NAW  
这个差事就留给了holder自己。 W>]=0u4  
    } g[(h=Qi  
NYZI;P1DA  
template < int Order > 8fs::}0  
class holder; %+Khj@aX  
template <> }!g^}BWWp  
class holder < 1 > <ba+7CK] w  
  { REwZ41   
public : )*3sE1  
template < typename T > oGi{d5  
  struct result_1 j!<RY>u  
  { ^aO\WKkA  
  typedef T & result; IK^jzx   
} ; 18U CZ;)>  
template < typename T1, typename T2 > O}_Z"y  
  struct result_2 FzGla})  
  { 5%6r,?/7KM  
  typedef T1 & result; lGP'OY"Q  
} ; UBxQ4)%  
template < typename T > IT0*~WMZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const G#A& Y$  
  { H@xIAL  
  return (T & )r; g:nU&-x#R  
} G|Y9F|.!  
template < typename T1, typename T2 > ua vv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }nJG<rY  
  { +EBoFeeIG  
  return (T1 & )r1; onj:+zl  
} x?|   
} ; p#dpDjh  
 ,M&[c|  
template <> tJ9i{TS  
class holder < 2 > r-a/vx#  
  { ,HdFE|  
public : 0BTLIV$d;  
template < typename T > GlVD!0  
  struct result_1 Pc4FEH/  
  { glppb$oB\  
  typedef T & result; G&Sp }  
} ; RT)*H>|  
template < typename T1, typename T2 > Y@Kp'+t(!  
  struct result_2 m ,U`hPJ  
  { @"#W\m8  
  typedef T2 & result; 6"W~%FSJX  
} ; 43Yav+G(+  
template < typename T > 'L2M  W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }$ Am;%?p  
  { 6Hn3  
  return (T & )r; !%?X% @9  
} WeTsva+  
template < typename T1, typename T2 > -)tu$W*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const r='"X#CmV/  
  { dZ7+Iw;m  
  return (T2 & )r2; pU*dE   
} , ]'?Gd  
} ; ZAPT5  
Hs+VA$$*  
;?i(WV}ee  
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> >。 YQ _3[[xT  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: cFoDR  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ^V~r S8]gj  
?1('s0s\,  
return l(i, j) = r(i, j); <Dw`Ur^X5  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) !RnO{FL  
p_jDnb#  
  return ( int & )i; g(Jzu'  
  return ( int & )j; v 6?{g  
最后执行i = j; !z;a>[T'  
可见,参数被正确的选择了。 gC#PqK~  
xh\{ dUPA  
Y$ ;C@I  
']+-u{+#  
h&Ehp   
八. 中期总结 Q- %Q7n'c  
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: ^Q]*CU+C  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 s45Y8!c  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Yo c N@s  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor #s1O(rLRl  
vvLm9Tw  
"| <\\HR  
B8_ w3;x  
5[M?O4mi  
Ak$gh b  
九. 简化 1@kPl[`p'  
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。 jl=<Q.Mm7  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 JI}(R4uV  
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: /GNRu  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 $LZf&q:\]*  
  +-*/&|^等 A:EF#2) g  
2. 返回引用。 DA@YjebP'  
  =,各种复合赋值等 s,Cm}4L6  
3. 返回固定类型。 $Tt@Xu  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) \c+)Y}:D  
4. 原样返回。 IBWUeB:b  
  operator, "2X=i`rTi  
5. 返回解引用的类型。 jBV2]..  
  operator*(单目) uRQm.8b  
6. 返回地址。 SU9#Y|I  
  operator&(单目) Pn5@7~  
7. 下表访问返回类型。 lC +p2OG^[  
  operator[] tgDmHxB]0  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 9/RbfV[)  
  operator<<和operator>> `/<KDd:_t  
F9ry?g=h  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Roy0?6O  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: O k_I}X  
qu8i Jq  
template < typename Left > REhXW_x  
struct value_return 2"NRnCx *  
  { SHPaSq'&N  
template < typename T > FK{ YRt  
  struct result_1 ~!'%m(g  
  { #H(|+WEu  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; )]!Ps` ,u  
} ; rB}UFS)  
Gu<3*@Ng  
template < typename T1, typename T2 > Y2j>lf?8  
  struct result_2 V# |#% 8  
  { *J?QXsg  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; q,2]]K7y  
} ; X",fp  
} ; \i "I1xU  
qJFBdJU(1  
Fm{Ri=X<:  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait X(1nAeQ  
1&Rz'JQ+  
下面我们来剥离functor中的operator() ?{$Q'c_I  
首先operator里面的代码全是下面的形式: J& +s  
|v}"UW(y  
return l(t) op r(t) z['>`Kt  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) `,aPK/  
return op l(t) [Ym?"YwVX  
return op l(t1, t2) RP7e)?5$s  
return l(t) op ${KDGJ,^  
return l(t1, t2) op Q0!gTV  
return l(t)[r(t)] _+%-WFS|  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 4CS 9vv)9R  
HLAWx/c,j"  
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: 7<AHQ<#@  
单目: return f(l(t), r(t)); Dz]&|5'N  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4<70mUnt  
双目: return f(l(t)); P 5m{}@g  
return f(l(t1, t2)); 4/S 4bk*8  
下面就是f的实现,以operator/为例 ,`G8U/  
q+3Z3v  
struct meta_divide ]/HSlT=  
  { g[44YrRD  
template < typename T1, typename T2 > kG &.|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) kW4/0PD  
  { X(?.*m@+TB  
  return t1 / t2; z6B/H2  
} '[~NRKQJ  
} ; utQE$0F  
nE+sbfC   
这个工作可以让宏来做: 4!d&Zc>C4  
Q{UR3U'Q  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Zb8Ty~.\P  
template < typename T1, typename T2 > \ F5wCl2I  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 234 OJ?  
以后可以直接用 j@v*q\X&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) IaH8#3+a  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 C&,&~^_F  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) #!OCEiT_  
KFdV_e5lU  
nyi}~sB  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 b~Op1p  
f`.8.1Rd  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > O>w Gc8Of\  
class unary_op : public Rettype `ndesP  
  { LgjL+w19  
    Left l; IwKhun  
public : ^L+*}4Dr  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} b>hNkVI  
-f#0$Z/0  
template < typename T > "8&pT^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7!#x-KR~5  
      { 0_}OKn)J  
      return FuncType::execute(l(t)); (\, <RC\  
    } ?5Wjy  
yaMNt}y-q  
    template < typename T1, typename T2 > 6,G1:BV{K  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BdG~y1%:  
      { "2i{ L '  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 3DV';  
    } a57Y9.H`o  
} ; xM8}Xo  
fB:9:NX  
2xhwi.u  
同样还可以申明一个binary_op \-0@9E<D  
`L`qR,R  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Ah;2\0|t  
class binary_op : public Rettype ^G[xQcM73  
  { & 1p\.Y  
    Left l; UZi^ &  
Right r; "yCCei,hA?  
public : &W-L`aFd0  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} c$rkbbf~V  
0Jm6 r4s?  
template < typename T > KiT>W~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,a eQXI#@  
      { 8;ke,x  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); S(.AE@U  
    }  iE=Yh  
\{t#V ~  
    template < typename T1, typename T2 > a*$to/^r  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mv O!Y  
      { }=z_3JfO  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 'C8VD+p  
    } "=@b>d6U+  
} ; n.ZLR=P4  
8i!AJF9IQ}  
L{jJDd  
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 E0'+]"B  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 = I,O+^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) VLC<ju!  
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。 B]L5K~d  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! U&yXs'3a&  
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。。。 .+MJ' bW  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 <+o-{{E[  
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) 'A;G[(SYy  
下面是修改过的unary_op `uM:>  
&PaqqU.  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > dF:@BEo  
class unary_op QO0}-wZR  
  { GwQW I ]  
Left l; k__iJsk  
  XAwo ~E  
public : oG M Ls  
A-^[4&rb  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} +~?ze,Di  
N+ZDQa[  
template < typename T > )uC],CbW{  
  struct result_1 #qrZ(,I@n  
  { ."&,_F  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; id<i|  
} ; SNV~;@(h  
)Fx"S.Ok  
template < typename T1, typename T2 > 11[[Hk X@  
  struct result_2 reR><p  
  { C,~wmS )@  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1j0OV9-|  
} ; {STOWuY  
h[ #Lg3  
template < typename T1, typename T2 > i]J*lM7'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g}"`@H(9r3  
  { d9>*a$x;/  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); k"D6Vyy`  
} X TEC0s"F  
0D/u`-  
template < typename T > (|)`~z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x|U~?  
  { |x@)%QeC  
  return OpClass::execute(lt(t)); 7[h_"@_A7  
} XK??5'&{  
IROX]f}r(  
} ; ;Pf |\q  
sd9$4k"  
i!+D ,O  
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 BLZ#vJR  
好啦,现在才真正完美了。 vQ/}E@?u  
现在在picker里面就可以这么添加了: yI/2 e[  
Ls{z5*<FM  
template < typename Right > b&[9m\AX`  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const aSdh5?  
  { H e ABU(o4  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); !>fYD8Ft,  
} yTzP{I  
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。 5v <>%=  
c.-h'1  
A}WRpsA9  
_a1 =?  
$2B _a  
十. bind _J(n~"eR  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 xxkU u6x#  
先来分析一下一段例子 6hDK;J J&  
gw~ %jD-2  
i{[=N9U5o  
int foo( int x, int y) { return x - y;} DTmv2X  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 )*#Pp )Q  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 H,,-;tN?  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 M2HO!btf  
我们来写个简单的。 ALvj)I`Al  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: bj23S&  
对于函数对象类的版本: Vcn04j#Q  
V ij P;  
template < typename Func > f0p+l -iEv  
struct functor_trait = ms(dr^n  
  { dp`xyBQ3  
typedef typename Func::result_type result_type; 8|^dM$  
} ; Ww5c9orXn  
对于无参数函数的版本: 6BM[RL?T  
9ZvBsG)  
template < typename Ret > xw_VK1  
struct functor_trait < Ret ( * )() > h4rIt3`  
  { vvA=:J4/i)  
typedef Ret result_type; (t&]u7Atr  
} ; 06DT2  
对于单参数函数的版本: } 8ZCWmd  
5v"r>q[ X  
template < typename Ret, typename V1 > uD4=1g6[s  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ! `5[(lm  
  { Td#D\d\R  
typedef Ret result_type; V.zKjoky@  
} ; @sQ^6FK0G  
对于双参数函数的版本: +Qy*s1fit  
79 zFF  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 0#(K}9T)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > uC\FW6K=m  
  { dmh6o *  
typedef Ret result_type; u8ofgcFYE  
} ; zogtIn)  
等等。。。 Ow7NOhw  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy RC 7|@a  
+|}R^x`z  
template < typename Func > :g)0-gN   
struct func_return k. bzh.  
  { E)==!T@E  
template < typename T > v*Tliw`-U  
  struct result_1 hsV+?#I  
  { )aoB -Lu  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \zj _6Os  
} ; s_]p6M  
/H#- \r&r  
template < typename T1, typename T2 >  2|'v[  
  struct result_2 a*LT<N  
  { YnnpgR.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; eXJt9olI  
} ; >! +.M9  
} ; xlPUu m-o  
TDI8L\rr  
wMy$T<:   
最后一个单参数binder就很容易写出来了 }e3M5LI1L  
.C^1.)  
template < typename Func, typename aPicker > &`>[4D*  
class binder_1 kPwgayz  
  { n8(B%KF  
Func fn; p7(Pymkd  
aPicker pk; '\%c"?  
public : OJd!g/V  
6BIP;, M=  
template < typename T > Xx{ho 4qq  
  struct result_1 wX}N===  
  { ;\`~M  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Enee\!@v  
} ; ~;St,Fw<<  
+EJwWDJ!%  
template < typename T1, typename T2 > +|.}oL^}G  
  struct result_2 !_GY\@}  
  {  }* iag\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?wE@9 g A  
} ; Zu(eYH=Q  
8@%Xd^  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} [% chN /  
}Ictnb  
template < typename T > xt]Z{:.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "bZV<;y6  
  { \RN,i]c-g/  
  return fn(pk(t)); -_=0PW5{  
} MLg<YL  
template < typename T1, typename T2 > pT]M]/y/:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1|Y(XB^os(  
  { fr'M)ox1  
  return fn(pk(t1, t2)); s vn[c*  
} {#q']YDe`  
} ; 4GJ1P2  
'B}pIx6k~  
tf64<j6  
一目了然不是么? =jD[A>3I  
最后实现bind RAR0LKGX  
7t-j2 n`<  
/nXp5g^6(  
template < typename Func, typename aPicker > &{QB}r  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) &SS"A*xg  
  {  ToNi<~  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 8?] :>  
} '$Jt}O  
eydVWVN  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ln.kEhQ3B  
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。 $mm =$.  
r`u}n  
十一. phoenix rUfW0  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 3{_AzL  
3WyK!@{  
for_each(v.begin(), v.end(), ga#,42)H  
( tb,.f3;  
do_ $w%oLI@kl  
[ /^96|  
  cout << _1 <<   " , " /2^cty.BXw  
] J*6I@_{/ U  
.while_( -- _1), E%ea o$  
cout << var( " \n " ) 3ojK2F(1D  
) .fcU&t  
); |Y3!Lix  
hZnT`!iFE^  
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: -Nmf}`_  
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 =fMSmn1S  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 O{8"f\*  
那么我们就照着这个思路来实现吧: b3b 4'l   
hTI8hh  
.;WJ(kB\U  
template < typename Cond, typename Actor > (ohkM`83k  
class do_while THH rGvb  
  { tW5 \Ktjno  
Cond cd; a:@9GmtV&  
Actor act; _5a]pc$\Y]  
public : YVVX7hB  
template < typename T > IWu^a w  
  struct result_1 i]GBu  
  { !s,<h U#  
  typedef int result_type; c 5P52_@  
} ; c?) pn9  
6A M,1  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} A{h hnrr8  
, >Y. !  
template < typename T > _yjM_ALjo  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L*tXy>&b.  
  { U[d/ `  
  do FcIH<_r  
    { $}oQ=+c5  
  act(t); e<5+&Cj  
  } N&NOh|YS  
  while (cd(t)); HY#7Ctn3  
  return   0 ; zc J]US  
} G_5sF|(mq  
} ; Z{#^lhHx  
vVyO}Q`  
q" wi.&|  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). !|_ CXm T|  
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。 MIa].S#  
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。 7^sU/3z  
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。 WA Y<X:|We  
下面就是产生这个functor的类: &ukNzV}VW  
GQqw(2Ub}  
!N$4.slr<p  
template < typename Actor > q`1t*<sk  
class do_while_actor 7qE V5!  
  { qNHS 1  
Actor act; w GZ(bKyO  
public : =\4w" /Y  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} {N5g52MN  
7~\Dzcfk"P  
template < typename Cond > NOyLZa'  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; QXJD' c  
} ; ZC"6B(d  
([|5(Omd\  
+^YV>;  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 _if&a'  
最后,是那个do_ ?y<n^`  
XeDU ,  
2DQ'h}BI  
class do_while_invoker `^AbFV 3  
  { ]&/jvA=\l,  
public : &4*&L.hPM^  
template < typename Actor > $pk3d+0B  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const i`&yPw  
  { ]kb%l"&  
  return do_while_actor < Actor > (act); vzi=[A  
} &8"a7$  
} do_; ^\N2 Iu>6  
p5F[( H|9  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ^%_B'X9  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 /<:9NP'^  
最后来说说怎么处理break和continue ;x^&@G8W`  
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。 EoU}@MjM~  
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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