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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 5W/!o&x~7  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Ay7I_" %  
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, qfp,5@p  
b&:>v9U  
4yhan/zA  
#/fh_S'Z  
  class filler O~t]:p9_  
  { 4]L5%=atn  
public : N@D]Q&;+(T  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 8S2sNpLi-g  
} ; *`~ woF  
dQUZ11  
X0<qG  
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: C!KxY/*Px  
>B)&mC$$S  
oRl~x^[%[-  
I&9_F% rX  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); V~j:!=b%v  
f,QoA  
"`P/j+-rt  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 S/ YT V  
j#^EZ/  
O$QtZE61  
N$1ZA)M  
二. 战前分析  lJaR,,  
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。 E(J@A'cX  
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 /.1c <!  
Dqss/vwV  
0V*B3V<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); sywSvnPuYZ  
  /* --------------------------------------------- */ Hc?8Q\O:  
vector < int *> vp( 10 ); RbPD3& .  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); /Y=Cg%+  
/* --------------------------------------------- */ f4A;v|5_  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); !cP2,l 'f  
/* --------------------------------------------- */ ^)$(Fe<  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); V<X[>C'  
  /* --------------------------------------------- */ eVL #3|=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ${(v Er#}k  
/* --------------------------------------------- */ a1p Z{Od  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); _5<d'fBd  
5%H(AaG*q  
Q;9-aZ.H  
]=X6* E*/E  
看了之后,我们可以思考一些问题: X[' VZz7  
1._1, _2是什么? E P1f6ps  
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。 71euRIW'5  
2._1 = 1是在做什么? Be~__pd  
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。 CC{*'p6  
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。 yT[CC>]l  
Ew`(x30E  
r~mZ?dI  
三. 动工 t:MeSO  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: @bPR"j5D  
/j7e q  
&j}08aK%  
hw2'.}B"(  
template < typename T > #vwK6'z  
class assignment -cDS+ *[  
  { ?vA)F)MS   
T value; xIt'o(jQH  
public : O} #Ic$38  
assignment( const T & v) : value(v) {} ^?+qNbK  
template < typename T2 > o%EzK;Df  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } .AB n$ml]  
} ; 1omjP`]|,  
u^6@!M  
Q#kSp8  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 x*`S>_j27=  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment _#\e5bE=Z  
"Wz8f  
fAEgrw%Ti  
ni2GZ<1j  
  class holder q fc:%ks2  
  { ye<b`bL2.  
public : GtuA94=!V&  
template < typename T > `!Z0; qk  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const %rFR:w`{  
  { x3>ZO.Q  
  return assignment < T > (t); lw\+!}8(  
} \eF _Xk[  
} ;  W8blHw"  
`}r)0,Z}3  
L/J1;  
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: 5taR[ukM  
%*}h{n  
  static holder _1; MQc<AfW3/  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 N_:H kI6  
h 8%(,$*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &9+]{jXF  
而不用手动写一个函数对象。 Z Zs@P#]  
us5<18 M5  
g 2LY~  
gg0rkg  
四. 问题分析 A ".v+  
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。 T }}T`Ce  
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。 kk`K)PESi  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ^l:~r2  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 <<=.;`(/v  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 aM7e?.rU  
f]pHJVgFV  
五. 问题1:一致性 AX%N:)_$|  
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?| d/8p?Km  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 "|Ke/0rGB  
ndmsXls  
struct holder o5@d1A  
  { Z bW!c1s{  
  // 4Wd H!z  
  template < typename T > ]/9@^D}&  
T &   operator ()( const T & r) const x/pX?k  
  { ybC0Ee@  
  return (T & )r; Aaw]=8 OI  
} -l Y,lC>{  
} ; m >Rdsn~l  
l`bl^~xRo  
这样的话assignment也必须相应改动: %jE0Z4\  
!+k);;.+  
template < typename Left, typename Right > NR>&1aRbyb  
class assignment SeV`RUO  
  { =dT  #x  
Left l; }6'%p Bd  
Right r; _4f=\  
public : tP:ER  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} bMA0#e2  
template < typename T2 > b F MBIA|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } lt{D f~c  
} ; \wKnX]xGf  
&At9@  
同时,holder的operator=也需要改动: 8I}ATc  
"X(9.6$_  
template < typename T > y$}o{VE{x  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const |2Y/l~  
  { MpVZL29)  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); b$eN]L   
} 43}uW, P  
u}">b+{!  
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。 j5gL 67B  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 mahNQ5W*)  
qJ<l$Ig  
return l(rhs) = r; wp5H|ctl  
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。 dV16'  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: .p?SPR  
qQ6@43TC  
template < typename Tp > -yTIv* y  
class constant_t 4i5b.b U$  
  { |sl^4'Ghc  
  const Tp t; 3+vVdvu%  
public :  rvK%m_r  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 8j :=D!S  
template < typename T > @; I9e  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const #!%zf{(C+  
  { Oamz>Hplu  
  return t; euW   
} ;t,v/(/3  
} ; N9y+P sh  
W-Vc6cq  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 K5t.OAA:  
下面就可以修改holder的operator=了 Fs(S!;  
"dE[X` }=  
template < typename T > 7,8TMd1`M  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 8?x:PkK  
  { pYu6[  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); /L5:/Z  
} Y>ATL  
2JcP4!RD  
同时也要修改assignment的operator() 3 `mtc@*  
>,I'S2_Zl  
template < typename T2 > #6l(2d  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ZLPj1L  
现在代码看起来就很一致了。 c@)?V>oe  
%+<1X?;,Fq  
六. 问题2:链式操作 #};Zgixo$  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 };EB  
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。 jW-;Y/S  
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。 0PsQ 1[1  
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。 DyA /!%g  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ]mUt[Yy:z  
A wk1d  
template < typename T > ; sqxFF@  
struct result_1 zK{}   
  { 6Z2|j~  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 9_e_Ne`i`?  
} ; 3(vm'r&5n>  
zjSl;ru  
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: 7zJ2n/`m*  
IN;9p w  
template < typename T > _-^mxC|M  
struct   ref [TFp2B~)#  
  { 7^mQfQv  
typedef T & reference; Ap;^ \5  
} ;  -T-yt2h(  
template < typename T > Z glU{sU  
struct   ref < T &> Zk>m!F>,p  
  { a/3'!}&e  
typedef T & reference; t~nW&]E  
} ; inZ0iU9dy  
:nc%:z=O  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: /=A@O !l  
rmtCCPF?0  
template < typename T > 2V u?Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 9 `q(_\x  
  { m\bmBK"I  
  return l(t) = r(t);  H{Lt,#  
} f5l\3oL  
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。 [p}~M-$V8Y  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 e"XolM0IM  
.tyV =B:h  
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 </?ef&  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: mH5>50H;  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 `P-d. M6Oa  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 W1t_P&i  
最后的布局是: F:[[@~z  
                Add D%c^j9' 1  
              /   \ UQ7La 7"  
            Divide   5 n<<arO"cv  
            /   \ ?~#[ cx  
          _1     3 %g3QE:(2@q  
似乎一切都解决了?不。 ]KXyi;n2  
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。 ~ Fl\c-  
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。 jO|`aUY Tf  
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: ,Mi'NO   
/BvMNKb$$  
template < typename Right > D`X<b4e8/  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Qz%q#4Zb  
Right & rt) const Zr A*MN  
  { (x.qyYEoI  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Fi\) ka\u  
} NLYf   
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 x2aG5@<3  
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。 <w8H[y"c  
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。 Tyb'p9  
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。 riaL[4c  
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。 g}K/ba'  
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? $=^}J 6  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: /h`gQyGuY  
]n<B a7Y  
template < class Action > oWi#?'  
class picker : public Action WX_g  
  { HU4h.Lm  
public : IB 4L(n1  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 1p&=tN  
  // all the operator overloaded &TrL!9FtJ  
} ; M(C}2.20  
)`\Q/TMl5  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 j]5e$e{  
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: 0Q,Tcj  
gSyBoY  
template < typename Right > $#W^JWN1  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const v$(Z}Hg  
  { [Fk|m1i!  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); qs_cC3"=%=  
} /RxqFpu|.  
B> \q!dX3  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 0oBAJP  
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。 P 6ka'!z  
]~f-8!$$R  
template < typename T >   struct picker_maker o8%o68py  
  { MTgf.  
typedef picker < constant_t < T >   > result; |UQ [pas  
} ; US-f<Wq  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > EGFPv'De  
  { x;~@T9.  
typedef picker < T > result; AE`{k-3=%  
} ; -ik((qx_  
<@+L^Ps~z  
下面总的结构就有了: f(!cz,y^\*  
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。 xCT2FvX6  
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。 d/$e#8  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ",,.xLI7  
至此链式操作完美实现。 Q^l!cL| {  
`022gHYv  
w-v8 P`V  
七. 问题3 REi"Aj=  
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[sdYZ  
S==0/  
template < typename T1, typename T2 > dXsL0r*c  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~ Hj c?*  
  { +2Aggv>*  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Xq ew~R^MP  
} jO*H8 XO  
EqIs&){  
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: O~ x{p,s U  
'%*hs8s  
template < typename T1, typename T2 > 6Iz!_  
struct result_2 HTMo.hr  
  { \Ov~ t  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; c5O8,sT  
} ; 7X> @r"9<  
X`eX+9  
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?  dBN:  
这个差事就留给了holder自己。 qvhG ^b0h  
    Ep')@7^n  
$`t2SD  
template < int Order > ? Q"1zcX  
class holder; +HG*T[%/  
template <> P4 #j;k4P  
class holder < 1 > KD- -w(4  
  { `A8ErfA  
public : 2{B ScI5K  
template < typename T > iMQ0Sq-%1  
  struct result_1 (N`GvB7;  
  { 4Ujy_E?^  
  typedef T & result; d\r-)VWSr"  
} ; Fj"/jdM  
template < typename T1, typename T2 > pfFHuS~  
  struct result_2 |ZOdfr4uW  
  { 9xFI%UOb#  
  typedef T1 & result; (,cG+3r ]  
} ; C3(h j  
template < typename T > aF>&X-2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9VSi2p*  
  { 'p[B`Ft3F  
  return (T & )r; r4b-.>w  
} S7~HBgS<  
template < typename T1, typename T2 > }eveNPB{5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const j@{dsS: 6  
  { .-Dc%ap]  
  return (T1 & )r1; al7D3J  
} >qd=lm <,  
} ; buhbUmQ2  
Q&/WVRD  
template <> xT!<x({  
class holder < 2 > Ns5P,[pBOZ  
  { -x|!?u5F  
public : K \.tR  
template < typename T > ^ei[1 #  
  struct result_1 BE@(| U  
  { m"Mj3Z:  
  typedef T & result; mTX:?>  
} ; GV1Ol^  
template < typename T1, typename T2 > (VM CVZ  
  struct result_2 '1b8>L  
  { Bcv{Y\x;ko  
  typedef T2 & result; Aj cKz  
} ; (nB[aM  
template < typename T > `(?c4oq,c>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +?"F=.SZ  
  { KQ]sUNH  
  return (T & )r; ZXb{-b?[`  
} M 1 m]1<  
template < typename T1, typename T2 > G5U?]& I8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const qtAt=` s  
  { --l UEo~  
  return (T2 & )r2; vJ&D>Vh4e  
} ^\B4]'+^j  
} ; G9okl9;od  
c;q=$MO`  
(,o@/ -o  
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> >。 |T"vF`Kr(>  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: D )`(b  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: &\6},JN  
aeN #<M&$<  
return l(i, j) = r(i, j); 9Xg7=(#  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ER9{D$  
BrSvkce  
  return ( int & )i; C=&n1/  
  return ( int & )j; NYHK>u/5c  
最后执行i = j; P A ZjA0d  
可见,参数被正确的选择了。 g4,ldr"D  
7/hn%obC  
YL|)`m0-^5  
084Us s  
T<Xw[PEnP  
八. 中期总结 u4 es8"  
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: 1\@PrO35J  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 F!hjtIkPj  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 #3_g8ni5X  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 9VTAs:0D=  
H:hM(m0?q  
J2x}@p  
9b=0 4aWHm  
xP>cQELot  
GNM>hQ)h:  
九. 简化 w]qM  
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。 KZg2`8F   
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 z0+JMZ/  
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: g9 ^\Q Yh!  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 r@r*|50  
  +-*/&|^等 ^(+q 1O'  
2. 返回引用。 cOdRb=?9  
  =,各种复合赋值等 ba G_7>Q9H  
3. 返回固定类型。 .up[wt gN  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) U'F}k0h?\'  
4. 原样返回。 dO2?&f  
  operator, <S7SH-{_\  
5. 返回解引用的类型。 I^f|U  
  operator*(单目) {"~[F2qR  
6. 返回地址。 K:< Viz  
  operator&(单目) dDl+  
7. 下表访问返回类型。 0|-}>>qb\  
  operator[] n[!QrEeR},  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 4t =Kt  
  operator<<和operator>> Pf4zjc  
'"7b;%EN'  
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。 ^GM3nx$  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 3YLfh`6  
hY{4_ie=8  
template < typename Left > YC 4c-M  
struct value_return FEu}zt@  
  { 4rL`||  
template < typename T > /q>ExXsEC  
  struct result_1 bf.+Ewb(  
  { tgCp2 `n  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; '+$r7?dKP  
} ; 6P >Y2xV:  
(Q||5  
template < typename T1, typename T2 > ejR$N!LL  
  struct result_2 +-;v+{  
  { @BnK C&{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; w)S 4Xi=  
} ; ZG H 7_K  
} ; FLQke"6i0:  
j}Svb1A  
Ji,;ri2i  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait nT=%3_.  
\6a' p Q,  
下面我们来剥离functor中的operator() rU9")4sQ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: PO'K?hVS^w  
lGp:rw`  
return l(t) op r(t) GjW(&p$&  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) <`Fl Igo  
return op l(t) S6bYd`  
return op l(t1, t2) <HJLs+C  
return l(t) op ^pe/~ :a  
return l(t1, t2) op ']2d^'TH  
return l(t)[r(t)] ) C~#W  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)]  Rh6CV  
j8e=],sQ  
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: W?E01"p  
单目: return f(l(t), r(t)); y=\&z&3$  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); KQ9w>!N[  
双目: return f(l(t)); rC|nE=i  
return f(l(t1, t2)); Ag:/iB ]  
下面就是f的实现,以operator/为例 rusM]Z  
_Fj\0S"  
struct meta_divide n7ZJ< ~wl  
  { Z-CA9&4Uh  
template < typename T1, typename T2 > w-)JCdS6Tb  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) )cQ KR4x0^  
  { Yy/,I]F  
  return t1 / t2; ;9)nG,P3  
} a0JMLLa [I  
} ; <w~$S0_  
 7Tr '<(A  
这个工作可以让宏来做: V+>RF  
2<0".5+I  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ x%$6l  
template < typename T1, typename T2 > \ =HMCNl  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; o\W>$$EXD  
以后可以直接用 R3_;!/1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) |]q{ qsy  
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 V3*@n*"N;  
(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。。。) LQ Ux}  
*j,noHUT~>  
7!`1K_v6  
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 J Z@sk2  
nw*a?$S3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |,n(9Ix  
class unary_op : public Rettype ^oDs*F  
  { 4$2HO `@uN  
    Left l; T^d<vH  
public :  K\ pZ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} A9Ea}v9:  
|iSwG=&  
template < typename T > 2XBHo (  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BH}rg,]G  
      { G^<m0ew|  
      return FuncType::execute(l(t)); 4s>L]! W$8  
    } *}HDq(/>w  
j1Sjw6}GCH  
    template < typename T1, typename T2 > w"M!**bP  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4M>]0%3.D  
      { kW%wt1",  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); yoq-H+<  
    } P&c O2  
} ; Yqu/_6wLx  
(NnE\2  
hP[/xe  
同样还可以申明一个binary_op x5rm 2C  
fK@UlMC]7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2WKIO|'  
class binary_op : public Rettype Ygfy;G%  
  { OL#i!ia.  
    Left l; Q-s5-&h(  
Right r; h>xB"E|.  
public : z:O:g?A  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} b4KNIP7E  
0lqh;/  
template < typename T > l'!_km0{d  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %dmQmO,  
      { M!VW/vdywL  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); <dS I"C<  
    } ij?]fXf:)y  
QRdtr  
    template < typename T1, typename T2 > ~:C`e4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VL\Ah3+  
      { }DvT6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); [8DPZU@  
    }  - sq= |  
} ; (S=CxK  
ffOV7Dxy  
^'sy hI\  
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 gz:US 77  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 {c $8?6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) *m&'6qsS  
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。 qvh8~[  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! #x6w M~  
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。。。 X*)DpbWd  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 L`w_Q2{sv  
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) [4])\q^q  
下面是修改过的unary_op HR'F  
6_w~#86=  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > bI;u};v  
class unary_op gZz5P>^  
  { mX @xV*  
Left l; *L<<S=g$2  
  FYg{IKg  
public : /I`-  
k1D|Cpnp  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} VB+_ kR6Zv  
zP!j {y4w  
template < typename T > dHn,;Vv^6  
  struct result_1 R C!~eJG!  
  { ]>+ teG:4  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; o8A(Cg}  
} ; [;C*9Nl  
5S! !@P!,  
template < typename T1, typename T2 > K[-G2  
  struct result_2 )4GCL(&  
  { QcdAg%"yy  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .g_Kab3?L  
} ; >bwq  
{I$zmVG  
template < typename T1, typename T2 > ,G$<J0R1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k <LFH(  
  { *M~BN}.  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ;T!ZO@1X  
} Z7MGBwP(  
sdQ "[`~2R  
template < typename T > z_$F)*PL  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .k5&C/jv  
  { S]c&T`jx  
  return OpClass::execute(lt(t)); `y&2Bf  
} T' )l  
s%zdP  
} ; \-Q6z 8  
NF*Z<$'%  
40;4=  
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 <q4 <3A  
好啦,现在才真正完美了。 EHq?yj;  
现在在picker里面就可以这么添加了: |s !7U  
W_]onq 6  
template < typename Right > [Al} GM  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Ch&2{ ng  
  { ?ieC>cr  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); bqZ5GKUo  
} [_tBv" z  
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。 Xf|I=XK  
7}fT7tsN  
w"h3e  
? C6t Yd  
*b(nX,e  
十. bind Hh qNp U  
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。 c38ENf  
先来分析一下一段例子  }}d,xI  
yt`K^07@  
$?|$uMIafp  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ekSSqj9";  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 p}a0z?  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 v==/tr)  
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。 CDG,l7  
我们来写个简单的。 N MH'4R  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: CGZ3-OW@E  
对于函数对象类的版本: z dUSmb  
ff 2`4_ ,|  
template < typename Func > R\lUE,o]<q  
struct functor_trait =zwn3L8fL  
  { G9 ra;.  
typedef typename Func::result_type result_type; J+Zp<Wu-  
} ; f;a55%3c  
对于无参数函数的版本: Ob h@d|  
u_%L~1+'  
template < typename Ret > +nQp_a1{9%  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Jw -3G3h  
  { Sk%*Zo{|  
typedef Ret result_type; 6F3FcUL  
} ; p']oy;t  
对于单参数函数的版本: qbD[<T  
IFW"S fdZk  
template < typename Ret, typename V1 > 0{.[#!CSk  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > t|}}#Z!I[f  
  { pn aSOyR  
typedef Ret result_type; /9@ VnM  
} ; @A8@j%CK1  
对于双参数函数的版本: j4]y(AA  
sk~inIj-  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 63pd W/\j  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > p2(Z(V7*  
  { 7NQEnAl  
typedef Ret result_type; a/lTQj]A  
} ; %bgUU|CdA  
等等。。。 Kr@6m80E5  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy =$F<Ac;&  
8@d@T V!n&  
template < typename Func > 2X@"#wIg  
struct func_return Hie  
  { ?!$:I8T  
template < typename T > }9 I,p$  
  struct result_1 Ws:MbZyr  
  { 9wP,Z"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; I*l y 7z  
} ; R b=q #  
k[]2S8K2  
template < typename T1, typename T2 > ix_&<?8  
  struct result_2 ~ qezr\$2  
  { CjUYwAy$k  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; gH|:=vfYUR  
} ; 7Nlk:f)*-  
} ; >AUzsQ  
`z<I<  
2 UPG8]  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 IOOK[g.?h  
w'a3=_nW  
template < typename Func, typename aPicker > UKp^TW1^  
class binder_1 4* V[^mht  
  { \JIyJ8FleC  
Func fn; U'0e<IcY  
aPicker pk; ]q3.^F  
public : Q4F&#^02y  
 Jju^4  
template < typename T > E{{Kz r2$  
  struct result_1 i@#=Rxp  
  { }sW%i#CV  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ibh,d.*~g  
} ; ]Yk)A.y  
jAy 0k  
template < typename T1, typename T2 > X v$"B-j  
  struct result_2 cng166}1A  
  { EfGy^`,'G  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \U.js-  
} ; Oz Axnd\.N  
A/88WC$v  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} g,s^qW0vds  
G]O5irsV  
template < typename T > )w,<XJhg`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |H>;a@2d  
  { 5Tq*]Z E  
  return fn(pk(t)); I9*BT T]  
} 3_ko=& B$  
template < typename T1, typename T2 > (ty&$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5+a5p C  
  { >Xw0i\G  
  return fn(pk(t1, t2)); C{OkbE"Vym  
} s%^@@Dk  
} ; #O^%u,mJj  
sq;3qbz  
Y]bS=*q  
一目了然不是么? > Ft)v  
最后实现bind QM@zy  
2BV]@]qB  
ry0YS\W  
template < typename Func, typename aPicker > x.Tulo0/  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) y'(a:.%I  
  { V E?Aa  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); moL3GV%]Gq  
} aATNeAR  
C!)ZRuRv  
2个以上参数的bind可以同理实现。 YFP<^y=  
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。 }!V-FAL  
UHR%0ae  
十一. phoenix  Lr0:y o  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 4`Lr^q}M+  
ZP '0=  
for_each(v.begin(), v.end(), HJJ; gTj  
( O~m Q\GlW  
do_ 2WC$r8E  
[ *U +<Hv`C  
  cout << _1 <<   " , " jcHyRR1R  
] lcK4 Uq\q  
.while_( -- _1), 0[E \h   
cout << var( " \n " ) ~bsdy2&/q  
) ^G4@cR.An  
); z `jLKPP!=  
f4$sH/ 2#v  
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: R5&<\RI0  
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 kLc@U~M  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 R]3j6\  
那么我们就照着这个思路来实现吧: d|>/eb.R  
`R!Q(rePx  
'3?-o|v@D  
template < typename Cond, typename Actor > nf1O8FwRb  
class do_while wV-9T*QrM  
  { $$i Gs6az  
Cond cd; #n]K$k>  
Actor act; oxL)Jx\c9A  
public : TjHt:%7.  
template < typename T > j8c5_&  
  struct result_1 }{)Rnb@ >  
  { nDyA][  
  typedef int result_type; hbEqb{#}@  
} ; #4<=Ira5  
!*S,S{T8  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} snYeo?|b  
oU se~  
template < typename T > )!~,xl^j{}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Nxna H!wS  
  { WyRSy-{U(}  
  do H!'4A&  
    { mZO-^ct4  
  act(t); F)4I70vG  
  } L7R!,  
  while (cd(t)); 'KDt%?24  
  return   0 ; >Y(JC#M;  
} 6|IJwP^Q_  
} ; EP^qj j@M  
,&y_^-|d  
#8zC/u\`=  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). (,KzyR=*'  
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。 6\k~q.U@XI  
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。 &hrMpD6z6i  
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。 +\$c_9|C+  
下面就是产生这个functor的类: !{fu(E  
c\/-*OYr<  
_>ZC;+c?  
template < typename Actor > @Ne&%F?^Z  
class do_while_actor wY ??#pS  
  { uQ|LkL%< ^  
Actor act; LH.Gf  
public : m#[9F']Z`  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} #+i:s92],  
B):ZX#  
template < typename Cond > LcB+L](  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ^+~ 5\c*  
} ; $0vWC#.A]  
3iUJ!gK  
:s \zk^h?  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ~!=Am:-wr  
最后,是那个do_ hQ(^;QcSu  
:W6'G@ p  
HB`'S7Q  
class do_while_invoker L9XfR$7,z  
  { N;,zPWa  
public : WP?]"H  
template < typename Actor > "a9j2+9  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 2vU-9p {  
  { Pm%5c\ef  
  return do_while_actor < Actor > (act); -v-kFzu  
} ![$`Ivro`  
} do_; [+QyKyhTO  
`wZ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? <-fvYer  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 BMI`YGjY1  
最后来说说怎么处理break和continue K\xnQeS<W  
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。 m.!LL]]  
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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