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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda mQ`atFz:Z  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 8i[TeW"  
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, t,De/L  
vNjc  
[z!m  
W<)nC_$  
  class filler 2z !05]B%  
  { L~PiDQr?r  
public : {g nl6+j  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} QP\:wi  
} ; GY?u+|Q  
~v(c9I)  
5!A:xV]6]  
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: k9*UBx  
/#vt \I<x  
nmiJ2edx  
6Tmz!E0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); s@:Yu  
{v'eP[  
E pF9&)  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 z$^wCd:  
X% 05[N  
<J%Z?3@ T  
XFoSGqD  
二. 战前分析 J\+fkN<.  
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^rG5Q  
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 r4P%.YO+X  
(.=Y_g.  
>8{w0hh;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); l/(~Kf9eQG  
  /* --------------------------------------------- */ ;N.dzH2yA  
vector < int *> vp( 10 ); fSd|6iFH  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); \h'7[vkr  
/* --------------------------------------------- */ <b"^\]l  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); jo&j<3i  
/* --------------------------------------------- */ &v0]{)PO  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); < xeB9  
  /* --------------------------------------------- */ )T9Cv8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); wowf 1j-  
/* --------------------------------------------- */ qery|0W  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); (pCHj'  
pmBN?<  
w!<e#Z]3b  
!x-__[#  
看了之后,我们可以思考一些问题: 873 bg|^hs  
1._1, _2是什么? OP+*%$wR  
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。 awR !=\  
2._1 = 1是在做什么? u\ 7Y_`8  
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。 JJ1>)S}X-  
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。 (L4llZ;q  
.Bkfe{^  
r&xIVFPI[  
三. 动工 #m{(aa9;  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: C+t3a@&|  
zf)*W#+  
4r_*: $g  
'2Zs15)V  
template < typename T > nW]CA~  
class assignment y(<{e~  
  { T\.~!Q  
T value; +fY@q ,`  
public : Kh4rl)L*+%  
assignment( const T & v) : value(v) {} *PlKl_nP6  
template < typename T2 > :j~4mb?$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ;g8v7>p  
} ; :4[>]&:u3  
KW'nW  
>!Y#2]@}o  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ^7>~y(  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment x(sKkm`Q  
00IW9B-  
PdVY tK%  
M*n94L=Sg&  
  class holder ;\}d QsX  
  { }>AA[ba"'  
public : VTR4uT-  
template < typename T > v(0ujfSR0  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const au19Q*r9  
  { cg^~P-i@*  
  return assignment < T > (t); CB9:53zK9  
} =#4>c8MM  
} ; %x,HQNRDU  
/Bgqf,N |  
?IQDk|<%  
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: v B~VJKD  
&Oz  
  static holder _1; 0?t;3 z$n  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 PUD8  
~pH!.|k-&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); sa<\nH$_X  
而不用手动写一个函数对象。 ;~r-P$kCY  
]O:u9If  
}s?w-u+(c6  
?/T=G k  
四. 问题分析 |1H9,:*%  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 n|WSnm,W  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 o3Yb2Nw  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 )%p46(]  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 H(Wiy@cJn  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 kLF3s#k  
X! 6dg.n5  
五. 问题1:一致性 /m>SEo\{C  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| /C'_-U?  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 cV1E<CM  
}vx 46  
struct holder q;QasAQS`p  
  { #F3'<(j  
  // <i ]-.>&J  
  template < typename T > Ki:t!vAO  
T &   operator ()( const T & r) const !|V_DsP  
  { ]qZj@0#7n  
  return (T & )r; V/DMkO#a  
} };}N1[D   
} ; R-W.$-rF  
qp*~  |  
这样的话assignment也必须相应改动: ,hJx3g5#n  
BE&8E\w  
template < typename Left, typename Right > *1-0s*T  
class assignment HD{u#~8{  
  { dg*xo9Xi`  
Left l; EJz!#f~  
Right r; . WJ  
public : jR:\D_:  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} R$IsP,Uw  
template < typename T2 > e\aW~zs 2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } {=Ji2k0U'  
} ; 0H%zkJ>Q  
ro?.w  
同时,holder的operator=也需要改动: Zw4%L?   
pHoxw|'Y  
template < typename T > FeZWS>N  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const )#4(4 @R h  
  { jC:D>  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); N0$ uB"  
} z*b|N45O  
;[Xf@xf  
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。 -f:PgBj  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 i&m6;>?`  
6Rif&W.xy  
return l(rhs) = r; c>c4IQ&d  
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。 U4Y)Jk  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: %< ;u JP K  
1)~9Eku6K  
template < typename Tp > n/BoK6g  
class constant_t .MDSP/s  
  { ['>r tV  
  const Tp t; Zs0;92WL  
public : 1PWi~1q{Q  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 3 AP=  
template < typename T > Yc)Dx3  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const D > U(&n  
  { Ln+.$ C  
  return t; S+eu3nMq  
} %0vsm+XQ0E  
} ; ghkV^ [  
h?ijZHG $  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 )FA:wsy~E  
下面就可以修改holder的operator=了 FW3E UC)P  
Xfb-< Q0A  
template < typename T > R;U4a2~  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 2Z"\%ZD  
  { F!?f|z,/  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); N48X[Q*  
} %/nDG9l  
K'E)?NW69  
同时也要修改assignment的operator() EN}4-P/5  
KL(s Vj^e  
template < typename T2 > >x~Qa@s;  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 0&kmP '  
现在代码看起来就很一致了。 -m=!SQ >9  
aAd1[?&  
六. 问题2:链式操作 m>w{vqPwJ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 I+^iOa  
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。 3T 0'zJ2f  
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。 =kOo(  
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。 Mxd7X<\$  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct zrE{CdG%y  
0Nk!.gY  
template < typename T > OYa9f[$  
struct result_1 |{%$x^KyJ  
  { 7;6'=0(  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; u,=?|M\  
} ; hDoFF8)c  
gCL}Ba  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 4`V&Yqwl  
wYS r.T8Q  
template < typename T > "9vL+Hh  
struct   ref UH(w, R`  
  { v y-(:aH7U  
typedef T & reference; K1;b4Sl?A  
} ; D~Q -:G$x  
template < typename T > dgByl-8Q  
struct   ref < T &> 8{&.[S C7  
  { %l%2 hvGZ  
typedef T & reference; |w>b0aY  
} ; CNWA!1n^Hy  
i}|jHlv  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Gt,VSpb~s  
o=lZl_5/u;  
template < typename T > SFEDR?s   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const E3CwA8)k  
  { KNF{NFk  
  return l(t) = r(t); )C0I y.N-  
} *xx)j:Sc2  
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。 S]e;p\8$Z  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 {8;}y[R  
B1Z;  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 -" r4  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ]h`d>#Hw!  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 1p-<F3;  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 qckRX+P`  
最后的布局是: (II#9 n)  
                Add OwDwa~  
              /   \ (enOj0  
            Divide   5 %bG\  
            /   \ an Kflt3  
          _1     3 ?ZhBS3L  
似乎一切都解决了?不。 TOvsW<cM  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 nF,zWr[x  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ),%@X  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: mSEX?so=[  
%_39Wa  
template < typename Right > ['6Sq@c)  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const B'PS-Jr  
Right & rt) const ?2gXF0+~Y2  
  { +t]Ge >S  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); R_:lp\S&  
} ;jKLB^4nX  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 fNrpYR X  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Psf{~ (Ii  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 lm{4x~y$h  
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。 VEL!-e^X&  
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。 @c>MROlrlF  
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? .\ vrBf  
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: K'K/}q<  
LF:~& m  
template < class Action > G}]'}FUp  
class picker : public Action [xdVuL;N  
  { +mO/9m  
public : 9`&sZ|"3  
picker( const Action & act) : Action(act) {} "SC]G22  
  // all the operator overloaded 7PO]\X^(zE  
} ; ZlQ&m  
jS#YqVuN  
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。 bc& 5*?  
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: W:8{}Iu<  
M~9IL\J^G  
template < typename Right > ?'tFTh  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const zP$"6~.  
  { vXak5iq>X  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); F*4G@)  
} zRR^v&.9K  
B+c,3@)x  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > =,s5>2  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 1l.HQ IS  
-(#`JT8  
template < typename T >   struct picker_maker 0OtUb:8LX  
  { qzu(4*Gk6  
typedef picker < constant_t < T >   > result; |k: FNu]C  
} ; Jg.^h1>x  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 1 a%1C`d  
  { #A< |qd  
typedef picker < T > result; !H9zd\wc  
} ; R0q|{5S  
DKNcp8<J  
下面总的结构就有了: #)%X0%9.*<  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 &5%~Qw..  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 +N|t:8qaf  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ciCQe]fS  
至此链式操作完美实现。 FaaxfcIfkw  
5E${  
8xoC9!xt  
七. 问题3 K8v@)  
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。 a,xy3 8T<  
aMxM3"  
template < typename T1, typename T2 > w:~vfdJ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ou|kb61zg  
  { uPb.uG  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); r;"Qu  
} Zo Ra^o  
hXc:y0 0  
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: Bv 7os3xb  
fz+dOIU3\L  
template < typename T1, typename T2 > )qDV3   
struct result_2 6ziBGU#.-  
  { fV!~SX6S  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ?]_A~_J!  
} ; - G=doP0  
U@}P]'`'f  
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? `mS0]/AV/  
这个差事就留给了holder自己。 7aHP;X~0  
    )s ?Hkn  
ztC,[   
template < int Order > 1E$^ul-v  
class holder; V'l9fj*E  
template <> / !hxW}>^  
class holder < 1 > gjB(Pwx  
  { f!B\X*|  
public : [QwqP=-6  
template < typename T > V$ " ]f6  
  struct result_1 UrdSo"%  
  { 1f$1~5Z  
  typedef T & result; X9YbTN  
} ; jZ<f-Ff0  
template < typename T1, typename T2 > bZgFea_>i  
  struct result_2 .ITTYQHv)  
  { fQ f5%  
  typedef T1 & result; 2KNs,4X@  
} ; Et;Ubj"+  
template < typename T > aBKJd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [-nPHmZV[  
  { G;J!3A;TE  
  return (T & )r; kM7 6?M  
} @CA{uP;  
template < typename T1, typename T2 > $KsB'BZy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Bdib)t[  
  { 58PL@H~@0  
  return (T1 & )r1; 8~iggwZ~h"  
} r <$"T  
} ; ;4*mUD6  
W"D>>]$|u  
template <> &M #}?@!C  
class holder < 2 > oLt%i:,A  
  { $A)[s$  
public : t<SCrLbz  
template < typename T > [XD3}'Aa  
  struct result_1 *zv*T"&ZP  
  { 6KX/Yj~B  
  typedef T & result; 2))p B/  
} ; 1HeE$  
template < typename T1, typename T2 > JiX-t\V~  
  struct result_2 q=26($  
  { U)_x(B3d/  
  typedef T2 & result; 0He^r &c3  
} ; hhJs$c(  
template < typename T > W'5c%SI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &C6*"JZ4  
  { mHc5NkvQC  
  return (T & )r; ['aiNhlbt  
} *,Sa*-7(  
template < typename T1, typename T2 > E~`<n]{G-C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const LC0g"{M  
  { o_.`&Q6n  
  return (T2 & )r2; vk3C&!M<a  
} Bv^5L>JZ/  
} ; .Q DeS|l  
P5Pb2|\*  
Y58et9gRO  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 f}Uf* Bp  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: (q=),3/<pU  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: P?<G:]W  
E7@m& R  
return l(i, j) = r(i, j); B\quXE)  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 1j!{?t ?  
;sY n=r  
  return ( int & )i; 4R9y~~+  
  return ( int & )j; +<sv/gEt  
最后执行i = j; Vd A!tL  
可见,参数被正确的选择了。 CD)JCv  
{br6*  
y2>AbrJ  
le~p2l#e   
17!<8vIV$C  
八. 中期总结 ")3$. '5Dg  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: l  !JTM  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 )8V=!73  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 G4J)o?:m@  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor uVzvUz{b  
2E@y0[C?  
-~^sSLrbP  
g<Y N#  
Jmun^Q/h  
8 g3?@i  
九. 简化 1W{t?1[s  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。  1"RC!  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 (A~w IKY,  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: XM:\N$tg  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 _i2k$Nr  
  +-*/&|^等 "IRF^1 p  
2. 返回引用。 T0%l$#6v  
  =,各种复合赋值等 Mo[yRRS#  
3. 返回固定类型。 +sx$%N  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ]Tn""3#1g  
4. 原样返回。 A0H6}53, $  
  operator, NoT%z$ 1n  
5. 返回解引用的类型。 Dn+hI_"# _  
  operator*(单目) 9+I /bl4  
6. 返回地址。 f_ |=EQ  
  operator&(单目) 1F{,Zr  
7. 下表访问返回类型。 K8fC>iNbH  
  operator[] i?'|}tK  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 $SdpF-'  
  operator<<和operator>> ,y[8Vz?:  
lZ?YyRsa6&  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 nc.:Wm6Mj  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Z^#u n  
uMK8V_p*?  
template < typename Left > >yqFO  
struct value_return uevhW  
  { @ [%K D  
template < typename T > gh.+}8="  
  struct result_1 [s~6,wz  
  { `':G92}#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;  OF O,5  
} ; mD;ioaE  
!u|s8tN.U  
template < typename T1, typename T2 > O@`KG ZEPY  
  struct result_2 ~SYW@o  
  { .FA99|:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; )Qh*@=$-  
} ; gm7 [m}  
} ; $dF$-y<[0  
Z~ u3{  
fY!9i5@'  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait {ukQBu#}<  
!twYjOryH[  
下面我们来剥离functor中的operator() N;i\.oY  
首先operator里面的代码全是下面的形式: /NQ PTr  
t/h,-x  
return l(t) op r(t) Sgn<=8,6c  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 0t6DD  
return op l(t) Te7xj8<  
return op l(t1, t2) C(2kx4n  
return l(t) op RSup_4A  
return l(t1, t2) op pg{cZ1/  
return l(t)[r(t)] oH(=T/{  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] P 4+}<5  
}gKJ~9Jg  
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: 2Wr^#PY60  
单目: return f(l(t), r(t)); $aHHXd}@t2  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Oe lf^&m  
双目: return f(l(t)); I8{ mkh  
return f(l(t1, t2)); "pc t#  
下面就是f的实现,以operator/为例 'CCAuN>J  
[I}xR(a@n  
struct meta_divide ^m-w@0^z  
  { 'Ej+Jczzpp  
template < typename T1, typename T2 > 3|bbJ6*.<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) bRK\Tua 6  
  { S%jFH4#  
  return t1 / t2; 5TLE%#G@+  
} iKG,"  
} ; i'[! 'HY  
:jFZz%   
这个工作可以让宏来做: $0Un'"`S  
R]4 h)"  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ~"r(PCa@  
template < typename T1, typename T2 > \ >S]"-0tGD=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; D+{& zo  
以后可以直接用 ba^/Ar(B  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) \6%`)p  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 |mT1\O2a  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) o^b5E=?>C  
NYc;Zwv9  
%]N|?9L"=  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 w|61dB  
okTqq=xd`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > r`Dm;@JU  
class unary_op : public Rettype P<=1O WC  
  { 0KA@ ]!  
    Left l; #dQFs]:F  
public : 1,+swFSN  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} f9vitFkb+  
Ugme>60`'k  
template < typename T > }4kQu#0o")  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (W?t'J^#  
      { Z:YgG.z"  
      return FuncType::execute(l(t)); `@{(ijg.  
    } 0/uy'JvWru  
/q) H0b  
    template < typename T1, typename T2 > "G@(Cb*+T  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "iUh.c=0F,  
      { Ezr q2/~Q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 0rxGb} b*  
    } WAJ KP"  
} ; Q;GcV&f;f  
u-*z#e_L0  
`x;m@\R  
同样还可以申明一个binary_op S2>$S^[U  
HQMug  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /z:1nq  
class binary_op : public Rettype o $'K}U  
  { 0S$TLbx  
    Left l; ?RS4oJz,5g  
Right r; _}.WRFIJ@L  
public : p5l|qs  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Gh 352  
c-U]3`;Q  
template < typename T > 8~3I^I_v  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J+}z*/)|#  
      { oWEzzMRz  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); m]c1DvQb  
    } ()5X<=i  
H~bbkql  
    template < typename T1, typename T2 > H3( @Q^9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &joP-!"  
      { k]~$AaNq  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Hz%<V *\{  
    } G!lF5;Ad`  
} ; pl/ek0QX  
]}n|5  
ZO>)GR2S  
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 [}l#cG6 k  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 RDEK=^J  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) c )=a;_h  
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。 4vV\vXT*  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 4j(`koX_  
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。。。 WJMmt XO  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 2w fkXS=~6  
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) wCu!dxT|,  
下面是修改过的unary_op rPt   
tlB -s;  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > n%Oq"`w4  
class unary_op Q{CRy-ha  
  { $F NH:r<  
Left l; N%%trlDXD  
  `qRyh}Ax"  
public : _-2n tO<E  
5&xbGEP$  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ZD4aT1|Q7  
x+b.9f4xJ  
template < typename T > ~y"OyOi&  
  struct result_1 'S*]JZ1  
  { lgZ9*@d  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?Ezy0>j  
} ; wN^^_  
Ao#bREm  
template < typename T1, typename T2 > { SDnVV  
  struct result_2 C_yNSD  
  { oDayfyy4y)  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .&I!2F  
} ; `?SC.KT  
DuLl"w\_@  
template < typename T1, typename T2 > N1 sdWXG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W }v ,6Oe  
  { c'mg=jH  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); \:+ NVIN  
} =woP~+  
<p-@XzyE  
template < typename T > :jC$$oC].  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A[F_x*S  
  { mF UsTb]f  
  return OpClass::execute(lt(t)); YMVi7D~;Q$  
} D1@yW} 4  
|<O^M q  
} ; F{rC{5@fj  
*9aI\#}  
uGHM ]"!)  
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 eu":\ks  
好啦,现在才真正完美了。 Z?V vFEt%  
现在在picker里面就可以这么添加了: <PM.4B@  
U@D\+T0  
template < typename Right > ~z")';I|  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 3Tp8t6*nL  
  { <N>7.G  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);  g_Rp}6g  
} \HG4i/V:h  
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。 |g HdTb1  
o{QV'dgu  
>[:qJ|i%  
sB$ "mJ  
!6a;/ys  
十. bind m(D-?mhL  
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。 sH'0utD#Y  
先来分析一下一段例子 IiJ$Ng  
t=|}?lN<  
gZBKe!@a|  
int foo( int x, int y) { return x - y;} J^S!GG'gb  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ,X;$-.  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ydj*Jy'  
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。 g^7zDU&'  
我们来写个简单的。 DtJ3`Jd  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: yE(<F2  
对于函数对象类的版本: ov daK"q2  
~*]7f%L-  
template < typename Func > h7@%}<%  
struct functor_trait .J8 gW  
  { 0AF,} &$  
typedef typename Func::result_type result_type; TBky+]p@  
} ; =#[t!-@  
对于无参数函数的版本: OW@"j;6 3`  
:$gs7<z{rm  
template < typename Ret > atw*t1)g  
struct functor_trait < Ret ( * )() > jeJspch+#  
  { E7hs+Mh  
typedef Ret result_type; _8-T?j**   
} ; /3 VO!V]u  
对于单参数函数的版本: PgHmOs  
Qr7|;l3  
template < typename Ret, typename V1 > d$xvM  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > _wX(OB  
  { 3<N2ehi?  
typedef Ret result_type; {v|ib112;  
} ; F!Cn'*  
对于双参数函数的版本: 7FD,TJs  
m,J IId%O  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > :(.:bf  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 9a_UxF+6/  
  { _a|g >  
typedef Ret result_type; ^)a:D KL  
} ; H8B2{]HAt  
等等。。。 ;uv$>F auk  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy !VsdKG)  
+nim47  
template < typename Func > Xw jm T  
struct func_return V~Z)^.6  
  { b?VByJl  
template < typename T > 7/_|/4&  
  struct result_1 ;!lwB  
  { bv7xh*/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; '.8eLN  
} ; 1?3+>  
#W l^!)#j?  
template < typename T1, typename T2 > %_CL/H   
  struct result_2 .Cs'@[Ciy  
  { -o~n 06p  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; J><hrZ  
} ; x]?V*Jz  
} ; <eP,/H  
Uovna:"  
3Zs0W{OxU  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 X+<9 -]=  
9`5.0**  
template < typename Func, typename aPicker > Ktvs*.?  
class binder_1 6}0_o[23  
  { ( ]0F3@k#s  
Func fn; "Mv^S'?>  
aPicker pk; q[}r e2  
public : 2V$Jn8v,`{  
lUp%1x+  
template < typename T > vjh'<5w9Wi  
  struct result_1 vpOGyvI  
  { c&aqN\'4"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4:733Q3oK  
} ; m=/HUt3(&0  
p_e x  
template < typename T1, typename T2 > $:1/`m19  
  struct result_2 Ov4 [gHy&  
  { 4>fj @X(3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5|t-CY{?b  
} ; Raetz>rL  
c,ct=m.|6A  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} &B=z*m  
'J!Gip ,  
template < typename T > w40*vBz  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N~or.i&a  
  { odJE~\\hw  
  return fn(pk(t)); H!,V7R  
} RdL5VAD  
template < typename T1, typename T2 > !vc 5NKv#n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /R?*i@rvf  
  { G&MO(r}B  
  return fn(pk(t1, t2)); dS \n 2Qb  
} 3-n&&<  
} ; \ $t{K  
NwQ$gDgu t  
3UZ_1nY  
一目了然不是么? D&@ js!|5  
最后实现bind b j<T`M!  
NNTrH\SU #  
t\!5$P  
template < typename Func, typename aPicker > RZSEcRlN  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) d(9SkXr  
  { 'd;aAG  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); .>PwbZ  
} jv1p'qs4  
K@!hrye  
2个以上参数的bind可以同理实现。 )=aq j@v  
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。 */TO $ ^s  
C:bA:O  
十一. phoenix <S;YNHLC  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: XRyeEwA;pp  
m9jjKu]|  
for_each(v.begin(), v.end(), ;i+(Q%LO  
( Z3ODZfu>  
do_ W=|'&UU Ul  
[ XuZgyt"=r  
  cout << _1 <<   " , " >s,*=a  
] V/R@ =[  
.while_( -- _1), L;b-=mF  
cout << var( " \n " ) (5[#?_~  
) 36.mf_AM  
); 6(1 &6|o3  
W&Xi &[Ux  
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: 5"q{b1  
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 KpS=oFX{}  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 YxA nh  
那么我们就照着这个思路来实现吧: R_Bf JD.  
=FFs8&PKys  
rfZg  
template < typename Cond, typename Actor > ^BI&-bR@  
class do_while 9+5F(pd(  
  { c]z^(:_>  
Cond cd; 0&r}'f ?  
Actor act; OT)`)PZ"  
public : =U:]x'g(  
template < typename T > CaoQPb*  
  struct result_1 5VfpeA `  
  { ;[Eso p  
  typedef int result_type; o5Knot)Oy  
} ; [r'hX#  
x0TE+rf5   
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Gt!Hm(  
: B1 "=ly  
template < typename T > TFhYu  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <!|=_W6  
  { 6Hd^qouid  
  do 4L,&a+)  
    { b~8&P_  
  act(t); CyB1`&G>  
  } U[#q"'P|l  
  while (cd(t)); $.B}zY{  
  return   0 ; ~ r$I&8  
} _qQo}|/q  
} ; % %2~%FVb  
u/\Ipk/  
otP2qAI  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). )S_ %Ip  
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。 )MX%DQw  
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。 %U1HvmyK  
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。 Ja@ ?.gW  
下面就是产生这个functor的类: C|QJQ@bj0  
:+ "JPF4X  
A+3=OBpkW0  
template < typename Actor > O9{A)b!HB  
class do_while_actor 8R;E+B{  
  { BMhuM~?(  
Actor act; #`"B YFV[E  
public : ;:Kc{B.s  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} q93V'[)F  
i{J[;rV9  
template < typename Cond > >>=v`}  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; z_z '3d.r7  
} ; a1weTn*  
RZj06|r8  
<)@^TRS  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 _)# ~D*3  
最后,是那个do_ D,uT#P  
y|wR)\  
23q2u6.F`  
class do_while_invoker `7',RUj|D  
  { _'s5FlZq  
public : \z2d=E  
template < typename Actor > dBW#PRg  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const <5sfII  
  { } x'o`GuUf  
  return do_while_actor < Actor > (act); m(WVxVB  
} Y XxWu8  
} do_; Zt4 r_ 7  
.:, 9Tf  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? I]ol[ X0S  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 q{)Q ?E  
最后来说说怎么处理break和continue %E2C4UbY  
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。 q.lh  
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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