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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda \i=,[8t[r  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 mSzBNvc i  
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, &V&0kp@+  
0iX;%SPYz  
QpPJ99B|  
p|M  8ww  
  class filler b!ZXQn3X<  
  { [$Ld>`3  
public : }I'g@Pw9[  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} (SLAq$gvd  
} ; 1v4(  
e/m ,PE  
Z?5kO-[  
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: \S@;>A<J  
'%`W y@  
{qCmZn5  
WKQVT I&A.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 8eSIY17  
)-2o}KU]>  
E VBB:*q6  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 j#b?P=|l  
:hG?} [-2  
'Z+~G  
z2&SZ.mk  
二. 战前分析 ']+-u{+#  
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。 h&Ehp   
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 Q- %Q7n'c  
5eO`u8M  
bO: Ei  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 3I?? K)Yl  
  /* --------------------------------------------- */ _1`*&k JL~  
vector < int *> vp( 10 ); ,iU ]zN//  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); HZdmL-1Z^+  
/* --------------------------------------------- */ m[C-/f^u|  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); */n)_  
/* --------------------------------------------- */ 9(Vq@.;Z`j  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); /}Y>_8 7  
  /* --------------------------------------------- */ ]}cai1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); })|+tZ  
/* --------------------------------------------- */ d9[*&[2J|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); n}qHt0N  
KD^>Vv#  
PqIGc  
H>[1D H#b  
看了之后,我们可以思考一些问题: QtQku1{  
1._1, _2是什么? n~l )7_G  
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| zR8L  
2._1 = 1是在做什么? *lg1iP{]  
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。 Zg|z\VR  
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。 @xW)&d\'  
,ORZtj  
u7&r'rZ1_!  
三. 动工 U6 "U^  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: <$n%h/2%  
WJZW5 Xt  
mk1;22o{TX  
SM5i3EcFYP  
template < typename T >  c/I.`@  
class assignment oq=D9  
  { 50(/LV1  
T value; k`r}Gb  
public : n\5` JNCb  
assignment( const T & v) : value(v) {} ]?xF'3#  
template < typename T2 > #"6(Q2| l  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } EW1 L!3K  
} ; s@f4f__(]  
l0g#&V--  
_n2PoE:5@P  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 cU5x8[2  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ~ @Ib:M  
Bm%:Qc*  
jcN84AaRFI  
MwL' H<  
  class holder `pN"T?Pk  
  { 5B .+>u"e  
public : 'Ol}nmJ'n  
template < typename T > $g _h9L  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const A L}c-#GG  
  { ` &|Rs  
  return assignment < T > (t); z?h\7 R  
} x$AF0xFO  
} ; qJFBdJU(1  
O%A:2Y79  
Nc[>CgX"@  
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: LS4c|Dv  
oDx*}[/  
  static holder _1;  o )cd!,h  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 r~u/M0h `  
\*!?\Ko`W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 3`J?as@^8  
而不用手动写一个函数对象。 @ h([c  
X_|8CD-@6  
P@p(Y2&~g  
C+,;hj  
四. 问题分析 #18H Z4N  
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。 m1VyYG  
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。 ,Vt7Kiu  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 '  G-]>  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 c}Y(Myd  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Rs{L  
Qwk  
五. 问题1:一致性 gCgMmD=AZ  
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?| 18Vtk"j  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 G[r_|-^S  
OAR1u}  
struct holder pQ*9)C   
  { U#+S9jWe  
  // WhSQ>h!@s  
  template < typename T > +XJj:%yt  
T &   operator ()( const T & r) const u=jF\W9  
  { 9<WMM)  
  return (T & )r; f/?# 1  
} 4 Yc9Ij  
} ; -fz |  
I_'S|L  
这样的话assignment也必须相应改动: }-)2CEj3L%  
P 5m{}@g  
template < typename Left, typename Right > A"\kdxC  
class assignment R(=Lhz6R4  
  { b3MgJT"mN  
Left l; 6~0S%Hz   
Right r; Y1H8+a5@  
public : q+3Z3v  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,!|/|4vh  
template < typename T2 > . 3=WE@M  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } OTL=(k  
} ; {~k /xM.-  
~LuZ pV  
同时,holder的operator=也需要改动: N/TU cG|m\  
rv&(yA  
template < typename T > S$+vRX7  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Bra>C  
  {  <G{m=  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); yd`xmc)  
} h5U@Ys  
fr;>`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。 mgL~ $  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 R?(0:f  
F5gL-\6  
return l(rhs) = r; ?7@B$OlU  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 8uM>UpX  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: :f ybH)*  
KFdV_e5lU  
template < typename Tp > nyi}~sB  
class constant_t b~Op1p  
  { f`.8.1Rd  
  const Tp t; 5.]+K<:h"A  
public : vJ7I [Z  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} E08FUAth]#  
template < typename T > "'4R _R  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const uo_Y"QiKEH  
  { L|qQZ=  
  return t; wW1aG  
} `Ff3H$_*  
} ; kTAb <  
ixw3Z D(>+  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。  &xgMqv2/  
下面就可以修改holder的operator=了 Q$Ga.fI  
JWr:/?  
template < typename T > 1%]| O  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const (#BkL:dg  
  { ePq(:ih  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); a57Y9.H`o  
} xM8}Xo  
A)kx,,[  
同时也要修改assignment的operator() ]U!vZY@\  
4{(uw  
template < typename T2 > X,IjM&o"Y  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } @ JZ I  
现在代码看起来就很一致了。 ?FVX &{{V  
w>p0ldi  
六. 问题2:链式操作 L$cNxz0$  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 #M$[C d I$  
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。 Jor >YB`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。 -ZlBg~E  
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。 zIi|z}WJ  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct TUIj-HSe  
&W-L`aFd0  
template < typename T > wOOBW0tj  
struct result_1 7cr@;%#  
  { ^ ~:f02[D  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; gD3s,<>o  
} ; Gi~p-OS,  
2qo=ud  
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: b4Br!PL@G  
5B#q/d1/a  
template < typename T > ah1d0e P  
struct   ref G+stt(k:  
  { mp!KPw08':  
typedef T & reference; jGl8y!aM  
} ; U s86.@|  
template < typename T > K]Q#B|_T  
struct   ref < T &> PEac0rSW  
  { 4*}[h9J}\  
typedef T & reference; l Q]&:%^\  
} ; rmu5K$pl  
I@+h| n  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: j2c -01}  
9h> nP8  
template < typename T > XAW$"^p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const %'a%ynFs  
  { 1uZ[Ewl]  
  return l(t) = r(t); (MY#;v\AYE  
} rL3<r  
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。 mEfI2P)#|  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ;,[6 n|M  
z6ISJb  
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 ']Gqa$(YC  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: k"&l o h  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 'DO^($N  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 oG M Ls  
最后的布局是: A-^[4&rb  
                Add Q1jU{  
              /   \ cjAKc|NJ  
            Divide   5 T6h-E^Z  
            /   \ ."&,_F  
          _1     3 id<i|  
似乎一切都解决了?不。 _*7h1[,{f  
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。 rl4B(NZi}  
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。 7zXFQ|TP  
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: bO 2>ced  
GmP)"@O](;  
template < typename Right > :i_818h!?[  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 1 rKKph  
Right & rt) const &E0L7?l  
  { 6E/>]3~!  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }IO<Dq=[  
} Se<]g$eK?5  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 jWJq[l  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 5LdVcXf  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 :,g nOfV=  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 "X0"=1R~  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 Oo |*q+{  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? w F6ywr  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: mbB,j~;^6H  
g\S@@0T{0  
template < class Action > C~4_Vc*  
class picker : public Action 1^XuH('  
  { ' N^\9X0  
public : d0Xb?- }3M  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ^`~M f  
  // all the operator overloaded _;(`u!@/{  
} ; rqW[B/a{  
Ls{z5*<FM  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 z%$ E6Im  
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: oFM\L^Y?$$  
oNQ;9&Z,^2  
template < typename Right > wgfA\7Z  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 5OeTOI()&5  
  { uMVM-(g%  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %|E'cdvkX  
} _Z?{&k  
@)PA9P |  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 6(awO2{BP  
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。 N`XJA-DE  
Py7!_TX  
template < typename T >   struct picker_maker t\~lGG-p  
  { ddvSi 6  
typedef picker < constant_t < T >   > result; pYZ6-s  
} ; fHhm)T8KB  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > A tl`J.;G  
  { F}3<q   
typedef picker < T > result; !`=ms1%U  
} ; e9e%8hL  
n@n608  
下面总的结构就有了: #:C;VAAp  
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。 \$:KfN>WY  
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。 Fx,08  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ~f=~tN)hZ  
至此链式操作完美实现。 !<r+h, C  
hoY.2 B_  
GslUN% UJr  
七. 问题3 HDQhXw!!hc  
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。 j1 _ E^  
j,%@%upM  
template < typename T1, typename T2 > xw_VK1  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vzV,} S*c  
  { n][/c_]q  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); U |I>CDp  
} $jT&]p  
2WQKj9iyN  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: :$k':0 n  
.N2yn`  
template < typename T1, typename T2 > HUqG)t*c1  
struct result_2 Oop5bg  
  { F*V<L   
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; <!b~7sZkTc  
} ; }$M 2XF  
q/y4HT,x  
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? MuNM)pyxp  
这个差事就留给了holder自己。 HT]W2^k  
    H`u8}{7  
ZeewGa^r  
template < int Order > $YZsaw  
class holder; H QHFD0hv  
template <> KHwzQ<Z3  
class holder < 1 > AA][}lU:5  
  { p@epl|IZp  
public : VBc[(8o  
template < typename T > eduaG,+k7p  
  struct result_1 O7@CAr  
  { \b {Aj,6,  
  typedef T & result; )aoB -Lu  
} ; is=sV:j:  
template < typename T1, typename T2 > +mRFHZG  
  struct result_2 FR~YO|4?  
  { iVq4&X_x  
  typedef T1 & result; @L^Fz$Sx  
} ; D|8vS8p  
template < typename T > m-f"EFmP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const fR_ jYP 1  
  { s2Gi4fY?  
  return (T & )r; Y.I-h l1<r  
} zJ{?'kp  
template < typename T1, typename T2 > p- 5)J&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _;mN1Te  
  { O%)@> 5#S  
  return (T1 & )r1; &gJKJ=7  
} }~P%S(zB  
} ; fDc>E+,  
p7(Pymkd  
template <> '\%c"?  
class holder < 2 > OJd!g/V  
  { 6BIP;, M=  
public : Xx{ho 4qq  
template < typename T > mv@cGdxu  
  struct result_1 KTn,}7vZ  
  { xe^*\6Y  
  typedef T & result; x_9<&Aj6  
} ; ( Lj{V}^  
template < typename T1, typename T2 > \)'nxFKqV  
  struct result_2 >cwyb9;!kK  
  { =! v.VF\;  
  typedef T2 & result; ;t47cUm6j  
} ; *S_e:^  
template < typename T > {zoUU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const b i^h&H  
  { _`lj 3Lm0>  
  return (T & )r; u2HkAPhD  
} Z J(/cD  
template < typename T1, typename T2 > YwGc[9=n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const l@` D;m  
  { NfLvK o8  
  return (T2 & )r2; l,uYp"F,ps  
} eeIh }t>[  
} ; x4v@Kk/  
w+Ve T@  
8+vZ9!7  
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> >。 ?]gZg[  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: @C)O[&Sk  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: lhg3 }dW  
T!$7:% D  
return l(i, j) = r(i, j); E_&Hje|J_[  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ".L+gn}u-  
&d`T~fl|  
  return ( int & )i; )/k0*:OMyO  
  return ( int & )j; 0z?b5D;  
最后执行i = j; ^}; 4r  
可见,参数被正确的选择了。 0?uX}8w  
k5G(7Ug=g~  
.d`+#1Ot(  
T=cSTS!P;q  
Rf@D]+v  
八. 中期总结 $,08y   
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: \V@SCA'  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 *Yv"lB8  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 2&91C[da0  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor $;un$ko6%  
<B 5^  
8>x.zO_.c>  
&_FNDJ>MCk  
`;fh<kv  
PK1j$ &F  
九. 简化 BmYU#h  
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。 8)/i\=N3;  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 2rHw5Wn]~  
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: oTZ?x}Z1  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 "?,3O2t  
  +-*/&|^等 #oMbE<//"  
2. 返回引用。 ANSvZqKh  
  =,各种复合赋值等 9[DQ[bL  
3. 返回固定类型。 FtN1ZZ"<*  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) []Cvma 1\  
4. 原样返回。 6h>8^l  
  operator, \Ekez~k{`  
5. 返回解引用的类型。 UCYhaD@sP  
  operator*(单目) z.1 6%@R  
6. 返回地址。 H%7V)"  
  operator&(单目) )hk=wu6  
7. 下表访问返回类型。 RBx`<iBe  
  operator[] ;a!o$y  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 [rqe;00]  
  operator<<和operator>> qx 3.oU  
k/l@P  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 VL5kjF3/  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: =f@O~nGm  
tYIHsm\b  
template < typename Left > #%VprcEK  
struct value_return (PGmA>BT  
  { (Br$(XJoK}  
template < typename T > `.;7O27A^%  
  struct result_1 cb&y8!ci~  
  { m6V1m0M  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 5X&<+{bX  
} ; Bir }X  
oSNB\G<  
template < typename T1, typename T2 > %9M; MK  
  struct result_2 D{o1G?A  
  { yP0P-8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; iM2 EEC  
} ; Y=X"YH|  
} ; 9BI5qHEp  
4 E3@O  
,-  ]2s_  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait c Yx=8~-  
;0E"4(S.q1  
下面我们来剥离functor中的operator() j-gLX  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ;TSnIC)c  
CkoPno  
return l(t) op r(t) 6uDA{[OH  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) f<SSg* A;  
return op l(t) x+B~t4A  
return op l(t1, t2) dQM# -t4*  
return l(t) op js`zQx'  
return l(t1, t2) op JmNeqpbB`w  
return l(t)[r(t)] @usQ*k  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] +azPpGZ=  
CW\o>yh  
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: 6AUzS4O  
单目: return f(l(t), r(t)); xHsH .f_{  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); `^AbFV 3  
双目: return f(l(t)); `H$s -PX  
return f(l(t1, t2)); |+6Z+-.Hg  
下面就是f的实现,以operator/为例 k6JB%m\E  
8e\a_R*(|  
struct meta_divide k`g+    
  { ]kb%l"&  
template < typename T1, typename T2 > vzi=[A  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) &8"a7$  
  { ^\N2 Iu>6  
  return t1 / t2; j,/o0k,  
} W\.f:"2qr  
} ; /<:9NP'^  
;x^&@G8W`  
这个工作可以让宏来做: 1bzPBi  
;ok];4`a  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 5B'-&.Aj+  
template < typename T1, typename T2 > \ %c^]Rdl  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; IUd>jHp`6  
以后可以直接用 ItM?nyA  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) c09] Cp<  
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 { w!}:8p  
(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。。。) b@YSrjJ  
N)poe2[  
]`m|A1(  
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 m.K"IXD  
]?``*{Zqy  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;k b^mJE  
class unary_op : public Rettype ls*^ 3^O  
  { @TgCI`E   
    Left l; @Jm$<E  
public : fvit+  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} dUO~dV1  
EzNmsbtZ(  
template < typename T > Ix:aHl  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g-^CuXic  
      { }$qy_Esl  
      return FuncType::execute(l(t)); "Wi`S;  
    } &}T`[ d_Z  
wCmwH=O  
    template < typename T1, typename T2 > ?\vJ8H[bD  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E}NX+ vYF  
      { CKh-+8j  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); -8 &f=J)  
    } $6y1';A  
} ; GQ8I |E  
Z?nMt  
EXJ>Z  
同样还可以申明一个binary_op B/5C jHz  
ev8 E.ehD  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }1R k]$XC  
class binary_op : public Rettype {+C>^b  
  { I5x/N.  
    Left l; &7@6Y{!/  
Right r; 2Y wV}  
public : 5j ]}/Aq  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {xM%3  
N# ,4BU  
template < typename T > k(^zhET  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HwU \[f  
      { *3 9sh[*}  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 3N]pN<3@  
    } _&F6As !{  
W 8E<P y  
    template < typename T1, typename T2 > #mllVQ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vjXvjv{t  
      { ir]uFOj  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); R4IFl z  
    } 1Eg}qU,:  
} ; ~Zj?%4  
h+Q ==  
i(c2NPbX  
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 Q;aZpi-E"  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 E#HO0 ]S  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) &)bar.vw/  
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。 6eS#L21*  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! :=i0$k<E/  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 L3<XWpv  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 hlUF9}  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Nju7!yVM_  
下面是修改过的unary_op W1: o2 C7  
,Y`C7Px  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ?<nz2 piP,  
class unary_op H<NYm#a"  
  { P%/+?(?  
Left l; zZf#E@=$|  
  !o.g2  
public : Tl=vgs1  
2}}~\C}o+  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} $iP#8La:Y  
RsV<*s  
template < typename T > t8P>s})[4  
  struct result_1 55!9U:{  
  { :\bttPw5  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; @8CD@SDv  
} ; ;<MaCtDt  
(O<lVz@8  
template < typename T1, typename T2 > G+%ZN  
  struct result_2 M.IV{gj  
  { Lqch~@E&%#  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \DQ;v  
} ; Jx{,x-I  
X,OxvmDm  
template < typename T1, typename T2 > _X]?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |/<iydP  
  { m.^6e f  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); #); 6+v  
} ZDVaKDqZ_  
.4^Paxz  
template < typename T > 3[e@mcO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1:&$0jU&U  
  { BryMq !  
  return OpClass::execute(lt(t)); ZR#UoYjupb  
} PkVXn  
}F3Z~  
} ; :JN3@NsK  
~z aV.3#  
~P/G^cV3s  
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 L9kSeBt  
好啦,现在才真正完美了。 tjTF?>^6|  
现在在picker里面就可以这么添加了: [2FXs52  
)Tb;N  
template < typename Right > #15q`w  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const [ wu%t8O2  
  { snK9']WXo  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); #`W8-w  
} XG [%oL  
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。 -#i%4[v  
3{_+dE"9  
,>g 6OU2~6  
/0\pPc*kA{  
 (&gCVf  
十. bind !l\pwfXP&%  
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。 UbYKiLDF)  
先来分析一下一段例子 ,J~1~fg89  
Bo0y"W[+  
$`5DGy?RU  
int foo( int x, int y) { return x - y;} xj~6,;83xR  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Z6*RIdD>  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 utTek5/  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Q3KBG8  
我们来写个简单的。 r;'!qwr  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: s=d?}.E$  
对于函数对象类的版本: j=gbUXv/  
EP8LJzd"  
template < typename Func > mb/3 #)  
struct functor_trait O^<6`ku  
  { P9'5=e@jB  
typedef typename Func::result_type result_type; <T}#>xHs3  
} ; O:U@m@7  
对于无参数函数的版本: \vT8 )\  
m&%N4Q~X>  
template < typename Ret > m:^@AR1%d  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Kr#=u~~M  
  { T8\,2UWsj2  
typedef Ret result_type; %sq=lW5R{b  
} ; K)v(Z"  
对于单参数函数的版本: :{AN@zC0\  
hlVP_h"z  
template < typename Ret, typename V1 > ~W#f,mf  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > $K iMu  
  { kQb0pfYs  
typedef Ret result_type; QxkfP%_g  
} ; jsG9{/Ov3  
对于双参数函数的版本:  [:k'VXL  
_m&VdIPO  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > zZRqb/20  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ysa"f+/  
  { 6RF01z|~_  
typedef Ret result_type; ENmo^O#,u  
} ; F;ZLoG*U  
等等。。。 >YW>=5_  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 0N}5sF  
4a 5n*6G!  
template < typename Func > :vr,@1c  
struct func_return CJC|%i3  
  { f&`*x t/  
template < typename T > \?g%>D:O;  
  struct result_1 (r|T&'yK  
  { >hhd9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Uyh   
} ; ^U =`Rx  
ufJFS+?  
template < typename T1, typename T2 > <hea%6  
  struct result_2 CxRp$;rk  
  { WLpn,8qsY  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; OBZ|W**N"  
} ; ?1{`~)"  
} ; @U)'UrNr~  
6M6QMg^  
,'9tR&S$_  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Dux`BKl  
G^R;~J*TDE  
template < typename Func, typename aPicker > Y}Dp{  
class binder_1 06`__$@h  
  { _(jE](,  
Func fn; UqHOS{\Sz  
aPicker pk; 08f~vw"  
public : 1_t Dp& UO  
d;=,/a  
template < typename T > 9j 8t<5s  
  struct result_1 OBl8kH(b>  
  { 1D`RR/g&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; {7wvC)WW  
} ; ky#6M? \  
e\dT~)c  
template < typename T1, typename T2 > sV6A& Aw  
  struct result_2 2eK\$_b_  
  { y((_V%F}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; WY,t> 1c  
} ; @v'D9 ?  
I>xB.$A  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 4"2/"D0  
<\8   
template < typename T > C0W~Tk\C2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <d^7B9O?&w  
  { yjO7/< 2  
  return fn(pk(t)); [vi4,'wm  
} Po_OQJ:bd  
template < typename T1, typename T2 > <7 rK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %8tN$8P  
  {  )L!R~F C  
  return fn(pk(t1, t2)); +,[3a%c)H  
} M~Slc*_%  
} ; g#:XN  
GW#kaqC1  
g?VME]:  
一目了然不是么? qIT{`hX  
最后实现bind 85fDuJ9$Z"  
AN>`M?EQ  
B#MW`7c  
template < typename Func, typename aPicker > =tNiIU  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Tc(R-Wi  
  { {XXNl)%  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); S=g-&lK  
} "{k )nr+7U  
$iPN5@F  
2个以上参数的bind可以同理实现。 *\WI!%  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ZX;k*OrW  
}^<zVdwp  
十一. phoenix FNM"!z  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: _PbfFY #  
_e_%U<\4  
for_each(v.begin(), v.end(), Sg$\ab$  
( T/;hIX:R  
do_ $te,\$&}  
[ l{U3;  
  cout << _1 <<   " , " 6y_Z'@L  
] [J`G`s!  
.while_( -- _1), F"H!CJJu&  
cout << var( " \n " ) cQ41NX@I  
) Uq.~3V+u  
); N]}+F w\5  
j*u9+.   
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 0_ \ g  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor h /QP=Zd  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ug,|'<G+  
那么我们就照着这个思路来实现吧: D:E_h  
\#jDQ  
sri#L+I  
template < typename Cond, typename Actor > -C}59G8  
class do_while BmFME0  
  { O`jA-t  
Cond cd; S1`0d9ds#  
Actor act; E`n`#=xKR  
public : J_|}Xd)~t6  
template < typename T > {\/nUbo[  
  struct result_1 \,gZNe&Vv  
  { -!>ZATL<B  
  typedef int result_type; bMZn7c  
} ; g <4M!gi  
Sc$wR{W<:  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} DB%AO:8  
 KdJx#Lc  
template < typename T > Mgs|*u-5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V8$bPVps  
  { u2B W]T]  
  do ,M&0<k\  
    { Ti|++oC/&  
  act(t); h&M RQno  
  } w00\1'-Kz  
  while (cd(t)); F` 5/9?;|  
  return   0 ; !#:$u=  
} Z_ gV Ya  
} ; (+8xUc(w  
$A@3ogoS&  
bM0[V5:jB  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). NND=Z xl  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 !K3cf]2UD  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 (E}cA&{  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 *.]E+MYi*  
下面就是产生这个functor的类: :2)1vQH0L  
6a?$=y  
`ab\i`g9  
template < typename Actor > Y0yO `W4  
class do_while_actor \seG2vw$  
  { Rfc&OV  
Actor act; %Fg8l{H3  
public : ,e FQ}&^A  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} N%r L=zE  
FgQ_a/*  
template < typename Cond > fk7Cf"[w  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; NZC='3Uz  
} ; N 3yB1_   
1|WpKaMoq  
t-m9n*\j1  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 kad;Wa#h  
最后,是那个do_ V"by9p|V`  
TflS@Z7C  
z2Y_L8u2  
class do_while_invoker W+f&%En  
  { @ZkAul0@  
public : B+e_Y\B u  
template < typename Actor > tkN3BQ  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const nN`Z0?  
  { '<&EPUO  
  return do_while_actor < Actor > (act); -)O kG#J@  
} B.mbKntK)R  
} do_; aDl, K;GL  
g{W6a2  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? blfE9Oy  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 {p e7]P?  
最后来说说怎么处理break和continue HCx%_9xlm  
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。 ('* *nP  
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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