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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Je~Ybh  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 71yf+xL  
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, O:O +Q!58  
Z o5.Yse  
v/7iu*u  
F, p~O{ Q  
  class filler a<Pt m(,  
  { jP"='6Vrw  
public : )VR/a  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} yy3-Xu4  
} ; >9]i#So^  
w w{07g  
iX'#~eK*<  
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: :.EVvuXI  
'^6x-aeq[D  
#v4q:&yKf  
*e-+~/9~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); VbzW4J_  
M)CE%/P  
UzmD2A sO"  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 y 4jelg  
S A16Ng  
uzUZuJ  
Jq?"?d|:  
二. 战前分析 0NG<uZ  
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。 m:XMF)tW  
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 ghqq%g  
!|S{e^WhbU  
KF`@o@,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); zz+[]G+"2m  
  /* --------------------------------------------- */ "@)9$-g  
vector < int *> vp( 10 ); 4~/3MG  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); T]Eg9Y:+v  
/* --------------------------------------------- */ 09u@-  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); onAC;<w  
/* --------------------------------------------- */ Vnq&lz%QqC  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); U ORoj )$I  
  /* --------------------------------------------- */ [P23.`G~J  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); +gOv5Eno-  
/* --------------------------------------------- */ :CAbGs:56  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ep2#a#&'  
t<2B3&o1  
eE-@dU?  
f'<MDLl  
看了之后,我们可以思考一些问题: VBK9te,A  
1._1, _2是什么? nZ2mY!*  
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。 ^8yhx-mgb  
2._1 = 1是在做什么? wtw  
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。 S>pbplE  
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。 =9JKg4I6  
m0 k~8^L@f  
fgSe]q//  
三. 动工 x:)8+Rn}  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Pb^Mc <j  
("L&iu\`@  
Bzw!,(u/ "  
^/kn#1H7&  
template < typename T > qj5V<c;h%W  
class assignment jQs"8[=s  
  { 8E| Nf  
T value; >1Y',0v  
public : Xr@]7: ,  
assignment( const T & v) : value(v) {} HsGyNkr?r  
template < typename T2 > 4>&%N\$*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ^l4=/=RR  
} ; .:b|imgiv  
8 3wa{m:  
]%PQ3MT.  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 (E*eq-8  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 4j'cXxo  
$*`=sV!r  
75LIQ!G|=  
/i#~#Bn|  
  class holder czV][\5  
  { T.sib&R  
public : / b_C9'S  
template < typename T > (hn@+hc  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 6:(*u{  
  { Iu`xe  
  return assignment < T > (t);  S=o1k  
} !V6O~#  
} ; q >|:mXR  
n~g,qEI;<x  
<QyJJQM  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: *c+Kqz-  
F`$V H^%V  
  static holder _1; $=iV)-  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 .}>DEpc:n  
;oQ*gd  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <d GGH  
而不用手动写一个函数对象。 1h.N &;vy  
L)cy&"L|  
pUs s_3  
_^<HlfOK  
四. 问题分析 pk*cc h#  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 R)3P"sGuN  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 rVx%"_'*-  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 #mNM5(o  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 i%8I (F  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 w>:~Ev]  
RY(\/W#$  
五. 问题1:一致性 MHv2r  
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?| S'NZb!1+  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 X/_e#H0  
w~eF0 {h  
struct holder QGYO{S  
  { ?X1vU0 c  
  // uj_ OWre  
  template < typename T > DA_[pR  
T &   operator ()( const T & r) const %8)GuxG*  
  { tTT./-*0  
  return (T & )r; )pS1yYLj  
} 4|ryt4B  
} ; aD aQ 7i  
cvR|qHNX  
这样的话assignment也必须相应改动: P| o_/BS  
Lzzf`jN]  
template < typename Left, typename Right > ;hz"`{(JY  
class assignment <|_/i/H  
  { L {6y]t7^  
Left l; z:hY{/-  
Right r; ZqHh$QBD 9  
public : .D^=vuxt~  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} jJc?/1jv  
template < typename T2 > HG2i^y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } E-NuCP%|c  
} ; D 6trqB  
{%(_Z`vI  
同时,holder的operator=也需要改动: ]wg+zOJu]+  
E>tlY&0[$  
template < typename T > e~C^*wL  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 9Z,vpTE  
  { !\Y85o>JU  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); w`(EW>i  
} FnN@W^/z  
5eI3a!E]O  
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。 e7f3dqn0  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 E?o1&(2p  
28u)q2s^W|  
return l(rhs) = r;  A7*<,]qT  
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。 v,N*vqWS  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: .z u0GsU=  
VjbRjn5LI  
template < typename Tp > }Z MbTsm  
class constant_t ~7Ey9wRkD  
  { %t&n%dhJ  
  const Tp t; z116i?7EnV  
public : zkXG%I4h  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} opQ%!["N  
template < typename T > sgdxr!1?y  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const uV r6tb1  
  { .0l0*~[  
  return t; >t|u 8/P  
} =.9L/74@  
} ; fRp+-QvE  
T6[];|%W  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 F6*n,[5(  
下面就可以修改holder的operator=了 yUF<qB  
}Yt/e-Yg%r  
template < typename T > *{t{/^'y  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const hr&&"d {s  
  { m}\G.$h4  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ;/$=!9^sZ  
} D2o,K&V  
q -%;~LF  
同时也要修改assignment的operator() HS"E3s8  
fD3}s#M*G  
template < typename T2 > o}&TFhT  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } gTE/g'3  
现在代码看起来就很一致了。 kB-%T66\  
z;6 Tp  
六. 问题2:链式操作 @^8tk3$ Y  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 \|\ Dc0p}  
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。 " (c#H  
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。 |^K-m42  
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。 0xbx2jlkY  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct D"^4X'6  
b4GD}kR  
template < typename T > %xtTh]s  
struct result_1 Q}GsCmt=)O  
  { Ca]+*Eb9z{  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; R[Q`2ggG  
} ; t|Cp<k]B  
uGIA4CUm  
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: 1!,xB]v1Ri  
~1&%,$fZ  
template < typename T > P?GHcq$\  
struct   ref ~^((tT  
  {  LAG*H  
typedef T & reference; HS3] 8nJW  
} ; T `x:80  
template < typename T > Tw BwqQ)t  
struct   ref < T &> b/IT8Cm3  
  { km1{Oh  
typedef T & reference; QR<z%4  
} ; }gQ FWT  
Xx_ v>Jn!  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: \ .+.VK  
N|[P%WM3  
template < typename T > Kh<xQ:eMy  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const QeP8Vl&e:  
  { ZS0=xS5q)  
  return l(t) = r(t); L&$ X\\Lv^  
} ydo"H9NOS  
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。 qgd#BJ=  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 R)% Jr.U  
/QDlm>FM4  
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 5$o]D  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: G8%Q$  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 H)&6I33`  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 %a%x`S3  
最后的布局是: 4.)hCb  
                Add !=j\pu} Z  
              /   \ 7=yC*]BH-=  
            Divide   5 @/i;/$\  
            /   \ qL kna  
          _1     3 H^cB ?i  
似乎一切都解决了?不。 cI)T@Zg_o+  
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。 <}S1ZEZcQ  
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。 B{'x2I#,  
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: 5y07@x  
YEF|SEon0  
template < typename Right > @+LkGrDP  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const >[TB8  
Right & rt) const ("(:wYR%  
  {  B9IqX  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~B0L7}d  
} iXN"M` nhm  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 a nK7j2  
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。 44T>Yp09  
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。 F3*]3,&L  
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。 \ FW{&X9a  
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。 0{bGVLp  
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? ssVO+ T  
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: Qhlgu!  
t5dk}sRF  
template < class Action > MQc|j'vEY  
class picker : public Action ?n o.hf  
  { 19a/E1  
public : 4naL2 Y!  
picker( const Action & act) : Action(act) {} {=Y%=^!s  
  // all the operator overloaded d<mj=V@bd  
} ; Bbuy y  
lWj{pyZ  
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。 o~7~S  
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: (=:9pbP  
jUjgxP*7m  
template < typename Right > Kn~f$1  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const W =YFe<Q  
  { ~nk{\ rWO  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .>z)6S_G  
} n"YY:Gm;8  
9-)D"ZhLe  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ]k~k6#),;  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 GtcY){7  
,4$ZB(\  
template < typename T >   struct picker_maker  9?c0cwP?  
  { r )8[LN-  
typedef picker < constant_t < T >   > result; `I+G7K K  
} ; vt0XCUnK  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > {KJ!rT  
  { 6 R}]RuFQ  
typedef picker < T > result; W]Z;=-CBr  
} ; HO,z[6  
rUjK1A{V  
下面总的结构就有了: SaK aN#C  
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。 QixEMX4<  
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。 _@I<H\^  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 F9rxm  
至此链式操作完美实现。 +92/0  
v%O KOrJ  
*nUD6(@g  
七. 问题3 sE87}Lz  
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。 39| W(,  
,!U._ic'B  
template < typename T1, typename T2 > ZdbZ^DUR<(  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^`ah\L  
  { : vN'eL|#  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); *Dx&}"  
} b#;%TbDF  
f0rM 4"1  
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: ^_FB .y%  
{+~}iF<%  
template < typename T1, typename T2 > ;Z]i$Vi_r  
struct result_2 ?Fgk$ WqC  
  { hwkm'$}  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; po@=$HK  
} ; WW33ZJ  
hl`4_`3y  
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? h}PeXnRU  
这个差事就留给了holder自己。 qN h:;`  
    },9Hq~TA  
&,B\ig1Jf  
template < int Order > -#Xo^-&  
class holder; '0QrM,B9  
template <> wZ7Opm<nt  
class holder < 1 > _U}pdzX?  
  { QcBuUFf!c  
public : px6[1'|g  
template < typename T > Bw^*6P^l  
  struct result_1 m\QUt ;  
  { rro92(y  
  typedef T & result; O iRhp(  
} ; f9FJ:?  
template < typename T1, typename T2 > (> O'^W\3p  
  struct result_2 P|,@En 1!  
  { 'Rbv3U  
  typedef T1 & result; +&?#Gdb  
} ; Pf`HF|NI  
template < typename T > w|$i<OIi)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const N!R>L{H>  
  { f' |JLhs  
  return (T & )r; TEQs\d  
} O$ dz=)  
template < typename T1, typename T2 > VF8pH <  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {%g]Ym=  
  { tkT:5O6  
  return (T1 & )r1; zN2CI6  
} ~qFuS933  
} ; gaFOm9y.e  
?N*m2rv  
template <> E= 3Ui  
class holder < 2 > -/ 5" Py  
  { l":\@rm`  
public : qffVF|7  
template < typename T > fmqHWu*wG  
  struct result_1 z%ZAN-  
  { "+SnHpNx  
  typedef T & result; \F`%vZrKR  
} ; }HdibCAOf  
template < typename T1, typename T2 > } a#RX$d&  
  struct result_2 "u#,#z_  
  { Zb> UY8  
  typedef T2 & result; )fPN6x/e  
} ; /2 V  
template < typename T > y5>X0tT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const tf1iRXf8  
  { 4:1URhE  
  return (T & )r; Mn`);[  
} TVy\%FP^L  
template < typename T1, typename T2 > f]c{,LFvZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1 Hw%DJ  
  { [2h 4%{R&  
  return (T2 & )r2; | ]#PF*  
} IIj :\?r  
} ; 2G=prS`s  
y Skz5K+|g  
GYp}V0  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 l1_hD ,4  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: {lv@V*_Y0  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: jU~q~e7Te  
,O`a_b]  
return l(i, j) = r(i, j); KK-}&N8  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) )DR/Xu;b  
<L!9as]w  
  return ( int & )i; d@d\9*mn  
  return ( int & )j; _]oNbcbt(  
最后执行i = j; 42E%&DF  
可见,参数被正确的选择了。 EV=/'f[++  
&k\`!T1  
X ? eCK,  
|aD8  
a] =k-Xh  
八. 中期总结 1}=@';cK*  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: <c; U 0! m  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ,> %=,x  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 VD.wO%9?)  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ?$v*_*:2h  
>#u9W'@|  
wqx9  
LH_VdLds  
(^!$m7  
E\/J& .  
九. 简化 OSu/ !Iv\  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 B183h  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ;T-`~  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: A,PF#G(  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 TUy 25E  
  +-*/&|^等 4,g[g#g<q  
2. 返回引用。 bd'io O  
  =,各种复合赋值等 1n3XB+*  
3. 返回固定类型。 g"}j  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 9-ei#|Vnt[  
4. 原样返回。 c_~tCKAZ   
  operator, kleE\ 8_  
5. 返回解引用的类型。 |K.J@zW  
  operator*(单目) s~i 73Qk/  
6. 返回地址。 @IE.@1  
  operator&(单目) p;xMudM  
7. 下表访问返回类型。 jjJvyZi~J  
  operator[] UlNx5l+k  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 7!;48\O]w  
  operator<<和operator>> m#Y[EPF=|  
%4$J.6M  
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。 L9Z\|L5  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: bJ!(co6t  
&s0_^5B0  
template < typename Left > H`T8ydNXa  
struct value_return qh~$AJ9sB  
  { )B$Uo,1  
template < typename T > 8"=E 0(m  
  struct result_1 ?B{,%2+  
  { P*!~Z *"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 9O4\DRe5c  
} ; |s!<vvp]  
-`cNRd0n  
template < typename T1, typename T2 > Z,_EhEm  
  struct result_2 Y 8Dn&W  
  { nvInq2T 1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ]^>RBegJBO  
} ; \Dx5=Lh  
} ; GeFu_7u!|  
U-.A+#<IT9  
N2uTWT>  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait |-Q="7b%  
k*ZYT6Z?  
下面我们来剥离functor中的operator() `p#u9M>  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Q=u [j|0mc  
 [1Q:  
return l(t) op r(t) AMe_D  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) HO}eu  
return op l(t) v"x'rx#  
return op l(t1, t2) F 9J9zs*,  
return l(t) op 0c GjOl  
return l(t1, t2) op p)c"xaTP#F  
return l(t)[r(t)] Ha/Gn !l  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] k &6$S9  
SYYg 2I  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ? 4v"y@v  
单目: return f(l(t), r(t)); k=  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); GLiD,QX<  
双目: return f(l(t)); R<Uu(-O-  
return f(l(t1, t2)); y.aeXlc[  
下面就是f的实现,以operator/为例 LL%s$>c65A  
m?y'Y`  
struct meta_divide lPA:ho/`:  
  { 3J}/<&wv  
template < typename T1, typename T2 > zgPUW z X=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) }JM02R~I  
  { i*6 1i0  
  return t1 / t2; Tqm)-|[  
} jRBKy8?[C  
} ; S<o\.&J  
)YPu t.  
这个工作可以让宏来做: jmr1e).];  
+5N09$f;R  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 1Gp| _8  
template < typename T1, typename T2 > \ 5e >qBw8t  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; rPx:o}&<  
以后可以直接用 oTb4T=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) f-5}`)`.+  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 yv(\5)XF  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) '/GZ/$a_l  
GmdS~Fhp  
ia*Bcx_RW+  
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 h,x'-]q  
O[5u6heNMr  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > JL=s=9N;3  
class unary_op : public Rettype &\5%C\0Z<  
  { A)HV#T`N  
    Left l; ;@/vKA3l.  
public : iu+rg(*%  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} iX6'3\Q3A  
#vPf$y6jCI  
template < typename T > iUOGuiP  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [ J6q(} f  
      { UEH+E&BCC  
      return FuncType::execute(l(t)); ^~DClZ  
    } 0#!Z1:Y  
QN8.FiiD  
    template < typename T1, typename T2 > WV,j <x9w  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ixr#zt$T-G  
      { icXeB_&cS  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); gVN&?`k*?  
    } F2C v,&'  
} ; )(DX]Tr`  
5@`DS-7h  
v0W/7?D  
同样还可以申明一个binary_op I`[s(C>3@  
F(;95TB  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8]A`WDO3  
class binary_op : public Rettype Qg5-I$0  
  { ^T_2 s  
    Left l; ;oJCV"y6$  
Right r; xf 4`+[  
public : T`K4nU#  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} mAuN* (  
ct@i]}"`  
template < typename T > 0 ChdFf7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ir$:e*E>  
      { *K=Yrisz  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); g6(u6%MD  
    } zf?U q  
?gl[ =N V  
    template < typename T1, typename T2 > 1'YksuYx6f  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f4lC*nCN  
      { (db4.G+0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); DtOL=m]s  
    } w<G'gi]  
} ; 3vRBK?Q.y  
t'DYT"3  
rRd8W}B  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 "Rq)%o$Z  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 {U7A&e0eW  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) tN&_f==e  
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。 &?#!%Ds  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! z|WDqB%/I  
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。。。 Nh+ZSV4WJ:  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 4<l&cP  
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) p WLFJH}N  
下面是修改过的unary_op Ukg iSv+  
'`/w%OEVC5  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > O>Ao#_*hOb  
class unary_op <"}WpT  
  { 3`> nQ4zC  
Left l; _sI\^yZd  
  XE.Y?{,R$  
public : Q??nw^8Hi  
\ 0aa0=  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Q\{$&0McF  
`'}c- Q  
template < typename T > +,A7XBn  
  struct result_1 ~4C:2  
  { bT#re  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; vGI?X#w3  
} ; D?@e,e  
@g==U{k;t  
template < typename T1, typename T2 > _do(   
  struct result_2 <s(<ax30  
  { ,]8$QFf  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Q(7M_2e7  
} ; )ZQML0}P;  
D$/*Z5Z)]  
template < typename T1, typename T2 > h;Se.{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @Sd l~'"  
  { 5Q.z#]L g  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ,`;Dre  
} O*y@4AR"S  
dRPX`%J  
template < typename T > &~a/Upz0]_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &s<'fSI  
  { /6d:l>4  
  return OpClass::execute(lt(t)); 0 |Y'@&  
} ;O Y*`(Id  
N77EM  
} ; [m{uJ dj\  
kKil] L  
" H; i Av  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug +Rb0:r>kU  
好啦,现在才真正完美了。 aIW W[xZ  
现在在picker里面就可以这么添加了: P},d`4Ty@  
{fAj*,pzl  
template < typename Right > fY{&W@#g  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 'k9dN \ev  
  { OX*5 yT{  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); xXm:S{I  
} {ehAF=C  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Ri&?uCCM  
kG70j{gf  
[t}$W*hY  
[Csv/  
%9P)Okq  
十. bind CxW-lU3G`  
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。 7d"gRM;  
先来分析一下一段例子 >djTJ>dl_u  
Rr3<ln  
;^Y]nsd  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ?f ]!~  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 N>'|fNx]  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3  LAfv1  
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。 o,;Hb4Eu  
我们来写个简单的。 y&8kORz;?  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: gBCO>nJws  
对于函数对象类的版本: ~76qFZe-  
*g;4?_f  
template < typename Func > 0'O*Y ]h+  
struct functor_trait .P>-Fh,_p  
  { 1xF<c<  
typedef typename Func::result_type result_type; Z$&i"1{  
} ; dJYQdo^X  
对于无参数函数的版本: Bm&%N?9  
Lavm  
template < typename Ret > Q'n]+%YN  
struct functor_trait < Ret ( * )() > !mtq?LV  
  { e-.s63hm  
typedef Ret result_type; "G,$Sqi@  
} ; IoI ,IX]i)  
对于单参数函数的版本: 98^o9i  
(hv>vfY@  
template < typename Ret, typename V1 > =fZMute  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > >84:1 `  
  { P-c<[DSM'I  
typedef Ret result_type; 3~&h9#7 Ke  
} ; [#hoW"'Q9  
对于双参数函数的版本: ( @y te  
QY]G+3W  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 3vK,vu q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > c5e  wG  
  { (iw)C)t*u  
typedef Ret result_type; 6xsB#v*  
} ; J&bhR9sF  
等等。。。 }|Wn6X  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy I||4.YT  
j(SBpM  
template < typename Func > uqMe %  
struct func_return 5Sm)+FC :  
  { @<W^/D1#L  
template < typename T > /K2=GLl;  
  struct result_1 !<P|:Oo*Dl  
  { E6FT*}Q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; mtQlm5l  
} ; ejuw+@ _  
k_}aiHdG  
template < typename T1, typename T2 > Im*~6[  
  struct result_2 Zg#VZg1 2  
  { h72#AN  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; PF4"J^V  
} ; F:o<E 42  
} ; Qso"jYl<  
hn@T ]k  
D ^~G(m;-  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 yd-Kg zm8n  
8^FAeV#  
template < typename Func, typename aPicker > F3L'f2yBG  
class binder_1 #& 5}  
  { M((]> *g  
Func fn; 9gLUM$Kd  
aPicker pk; h *JzJ0X  
public : />,Tq!i\4}  
SpB\kC"K  
template < typename T > '8|y^\  
  struct result_1 [`eqma  
  { X>`5YdT~+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 6mH --!j  
} ; +"Ui @^  
<7;AK!BH  
template < typename T1, typename T2 > @\|W#,~  
  struct result_2 =vaC?d3   
  { z :_o3W.E  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; U=a'(fX  
} ; g;Lk 'Ky6  
j$z<wR7j0  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} '.mHx#?7  
0;bi*2U  
template < typename T > *Ou)P9~-L  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]tzO)c)w;  
  { zL<<`u?  
  return fn(pk(t)); [ 4_JK  
} ;F;"Uw  
template < typename T1, typename T2 > .%'$3=/oe  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L =kc^dU  
  { 8a;I,DK=j  
  return fn(pk(t1, t2)); %SX)Z i=O  
} Q0\tK=Z/  
} ; d,R  
W=9Zl(2C  
]^j'2nJv0  
一目了然不是么? \ tK{!v+  
最后实现bind V*bX>D/  
lOc!KZHUp  
Y8^pgv  
template < typename Func, typename aPicker > OZ /!= ;  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) keBf^NY  
  { A* =r~T5B  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); r[TTG0|  
} 7%E]E,f/#  
D_HE!fl  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ia!b0*<   
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 /_`f b)f  
+@QN)ZwVy  
十一. phoenix D]s8w  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: x'.OLXx>  
p..O;_U  
for_each(v.begin(), v.end(), z  DP  
( .)zX<~,  
do_ Wxi|(}  
[ 4K(AXk  
  cout << _1 <<   " , " sU/R$Nbr  
] 7HpfHqJ7  
.while_( -- _1), =ca<..yh[d  
cout << var( " \n " ) WI?iz-,](  
) 7I,/uv?  
); F>0[v|LG  
UA{tmIC\  
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: h#o3qY  
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 ]7d~,<3R  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 nJvDkh#h1  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Jf/X3\0N7  
mv,<#<-W  
"K"]/3`k-  
template < typename Cond, typename Actor > AV%?8-  
class do_while %4%$NdU"  
  { [^cflmV  
Cond cd; d=TZaVL$$  
Actor act; x tJ_azt  
public : 7.r}98V  
template < typename T > Aj9Onz,Lg  
  struct result_1 : *~}\M*  
  { ;}tEU'&  
  typedef int result_type; v[aFSXGj)  
} ; :DxCjv  
wQ7G_kVp  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} J< E"ZoY  
oPX `/ X#  
template < typename T > ^st.bzg+[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0u?{"xH{+}  
  { 2f%G`4/p  
  do 6%p$C oR  
    { ^&AhW m7\  
  act(t); wc3OOyP@0  
  } =9lrPQ]w  
  while (cd(t)); ^k'?e"[gTs  
  return   0 ; ]<pnHh+2A  
} 6a+w/IO3OU  
} ; =*icCng  
fI/?2ZH  
Y\.d s%G  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). "w)Y0Qq*z  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 _86#$|kw  
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。 Q Eh_2  
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。 Y4\BHFq  
下面就是产生这个functor的类: W;Rx(o>  
=5UT'3p>  
)wmG&"qsP  
template < typename Actor > hdw-gem{?  
class do_while_actor (6aSDx Sc  
  { CDy *8<-&  
Actor act; 'THcO*<  
public : 92@/8,[  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} JYY:~2  
d$3;o&VUNI  
template < typename Cond > e b])=  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; .H M1c  
} ; Y: ~A-_  
l1_Tr2A}7/  
G2bZl% ,D  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 +>em !~3  
最后,是那个do_ hnQDm$k  
GTj=R$%09  
o]&w"3vOP0  
class do_while_invoker P%#EH2J  
  { +h64idM{U  
public : 6,ZfC<)  
template < typename Actor > M~0A-*N  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const h6*&1r  
  { `A]CdgA  
  return do_while_actor < Actor > (act); %uuh+@/&yz  
} yj^LX2x"  
} do_; -xJ_5  
KtT.WHr(m  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? (RDY-~#~  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 B8jSdlvz  
最后来说说怎么处理break和continue N=>6PLie  
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。 &=1A g}l57  
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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