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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda `hj,rF+4  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 2@6@|jRG  
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, MmjZq  
K$h\<_V  
Dc-K08c  
dE_Xd :>  
  class filler F&czD;F  
  { _P qq*  
public : +mVAmG@  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} bKCE;Wu:G  
} ; ]E<Z5G1HD  
Fk/I (Q  
F1@Po1VTD  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: T(*,nJi~9  
2 3PRb<q  
<3B^5p\/  
r$={_M$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 34u[#O{2  
z.cDbkf}  
iX+8!>Q  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 FFcCoPX_  
"?3=FBp&  
?CQE6ch  
 Ol }5ry  
二. 战前分析 G)?*BH  
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。 dw<i)P^   
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 \yJ 4+vo2Q  
Z\IM~-  
hc|A:v)]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); LBy`N_@  
  /* --------------------------------------------- */ ZR}v_]l^  
vector < int *> vp( 10 ); p2gdA J  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ~][~aEat;V  
/* --------------------------------------------- */ $?PI>9g!  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); jum"T\  
/* --------------------------------------------- */ o&1mX  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); '0+I'_(  
  /* --------------------------------------------- */ 6m;>R%S_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); a20w.6F  
/* --------------------------------------------- */ b\(f>g[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); lKejWT`;  
.4CDQ&B0K  
;-u]@35  
plWNuEW  
看了之后,我们可以思考一些问题: ,zoHmV1Wd+  
1._1, _2是什么? aze#Cn,P}  
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。 9A.NM+u7  
2._1 = 1是在做什么? Z2]0brV  
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。 %HG+ |)b  
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。 arm_SyL0  
Bo "9;F  
zq</(5H  
三. 动工 LLTr+@lj  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: X <xM '  
Y5GN7.  
9Ad%~qciY  
eQ[akVMk  
template < typename T > Jq` Dvz  
class assignment ~%*l>GkP*  
  { ">Qxb.Y}  
T value; s1_Y~<y X  
public : )W\ )kDh!  
assignment( const T & v) : value(v) {} E^rBs2;9  
template < typename T2 > > V(C>^%->  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 55O}SUs!P  
} ; ELwXp|L  
q<E7q Y+  
c/K#W$ l  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 eW8cI)wU  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 6h/!,j0:t_  
^ZsIQ4@`  
F[\T'{  
@M\JzV4 A[  
  class holder C,W@C  
  { j4i$2ZT'  
public : OG<*&V  
template < typename T > DL,R~  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const k H65k (  
  { p_Xfj2E4c  
  return assignment < T > (t); bnfeZR1m_  
} X{#^O/  
} ; q,fp DNo  
HCOsVTl,  
=~O3j:<6  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: n/;{-  
my sXgS&S  
  static holder _1; 8x1!15Wiz  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 &pI\VIx ?  
YTTy6*\,_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); E4Q`)6]0  
而不用手动写一个函数对象。 On);SN'  
O])vR<[  
,$Fh^KNo]  
zk$h71<{.  
四. 问题分析 {($mLfC4  
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。 c= 2E/x?  
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。 C3 "EZe[R  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 <IR@/b!,  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 i-0 :Fs  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ;fqp!|J  
`{YOl\d_  
五. 问题1:一致性 X#axCDM-  
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?| EO+Ix7w  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 3\ajnd|  
%rs2{Q2k  
struct holder Y_*KAr'{P  
  { @GAj%MK$  
  // ;L87 %P(.  
  template < typename T > 5L6.7}B  
T &   operator ()( const T & r) const $!G|+OuTR  
  { umP nw  
  return (T & )r; [uqr  
} }%wP^6G*x\  
} ; ;0_T\{H"nR  
%pg)*>P h  
这样的话assignment也必须相应改动: Nkb%4ofKqu  
AIl`>ac  
template < typename Left, typename Right > TCzz]?G]la  
class assignment 0 F8xS8vK+  
  { kN 2mPD/  
Left l; < *iFVjSI(  
Right r; C|H`.|Q  
public : a.u{b&+9  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~jKIuO/  
template < typename T2 > \Yp"D7:Qi  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } t#M[w|5?  
} ; ';.TQ_I7Y  
(Ajhf}zJ  
同时,holder的operator=也需要改动: 2pHR$GZ2  
LL:N/1ysG  
template < typename T > ;xTMOuI*  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ? }^ y6  
  { 9i#,V@  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); dT1UYG}>j  
} \l(}8;5}  
miBCq l@x  
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。 uF%N`e^S  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Nc6y]eGz  
Fc=F2Mo?  
return l(rhs) = r; D3 +|Os)  
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。 e+Mm!\ ;`  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: SN[yC  
$m>( kd1  
template < typename Tp > ]nV_K}!w  
class constant_t jMWTNZ  
  { cJT_Qfxx  
  const Tp t; hBZh0x y  
public : Mf"(P.GIS  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} =S^vIo)  
template < typename T > kdA]gpdw  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const L) _ VdB  
  { eG1A7n'6W  
  return t; y54RD/`-  
} oM n'{+(w  
} ; 8f?o?c|  
T}p|_)&y  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Rp zuSh  
下面就可以修改holder的operator=了 6EWCJ%_  
HE4S%#bH>  
template < typename T > `T2DGv  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const <6N3()A)%1  
  { Q\~#cLJ/  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ieEt C,U  
} UHl1>(U  
>SZuN"r8`  
同时也要修改assignment的operator() *}r6V"pH~  
5U_ar   
template < typename T2 > `ER#S_}  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } K/(Z\lL  
现在代码看起来就很一致了。 ^s8JW"H  
Hb!A\;>  
六. 问题2:链式操作 |c]L]PU  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 BH^cR<<j  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 }/xdHt  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 k3 '5Ei  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 \>/AF<2"  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct odeO(zuU  
~8Ef`zL  
template < typename T > @$ )C pg  
struct result_1 wGz_IL.D  
  { w@N)Pu  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; $iy(+}  
} ; 6>d 3*   
[di&N!Ao  
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: SZgan  
|[bQJ<v6  
template < typename T > Df $Yn  
struct   ref :d~&Dt<c  
  { x6yO2Yo  
typedef T & reference; ,l)AYu!q4F  
} ; 4=ha$3h$  
template < typename T > Z!?T&:  
struct   ref < T &> j~ qm5}  
  { Mb%[Qp60  
typedef T & reference; w^$$'5=  
} ; dfeN_0` -  
\ ]h$8JwV  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: /3`fO^39Ta  
# WL5p.  
template < typename T > No/D"S#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Zvz}Z8jW  
  { JZNvuPD   
  return l(t) = r(t); ^\PNjj*C i  
} `? f sU  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 TsRbIq[  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 R<>uCF0  
YH[HJ#:7r  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 wlX K2D  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: cmLI!"RLe  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 apm,$Vvjy  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 6;\Tps;A  
最后的布局是: ) nn v{hN  
                Add }Tk*?tYt  
              /   \ +Kg3qS"  
            Divide   5 "8yDqm  
            /   \ k*T&>$k}^  
          _1     3 "CT`]:GGK  
似乎一切都解决了?不。 dC}4Er  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 w >#.id[k  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 zU>bT20x/  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 8x6{[Tx   
Z@>WUw@ F  
template < typename Right > +3;[1dpgf  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const \o!B:Vb<  
Right & rt) const cp 7;~i3  
  { /%)x!dmy  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); v.]W{~PI2V  
} E'_$?wWn5  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 .`N&,&H  
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。 I* JSb9r  
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。 yi1V\8DC  
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。 ML_[Z_Q<z  
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。 Bdf]?s[]  
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? (@u"   
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: QcDtZg\  
Js8d{\0\  
template < class Action > 2k""/xMF'  
class picker : public Action ,Z]4`9c  
  { g(zoN0~  
public : d[Rs  
picker( const Action & act) : Action(act) {} h`p9H2}0  
  // all the operator overloaded q"^T}d d,  
} ; V}"w8i+D?  
 *}`D2_uP  
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。 TYr"yZ([  
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: fyt`$y_E[  
5},kXXN{+  
template < typename Right > k;y5nXIlN  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const v/DWy(CC  
  { 5-X(K 'Q  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  'x\{sv  
} -qndBS  
 w4p<q68  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > FZhjI 8+,~  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 !_UBw7Zm  
<</ Le%  
template < typename T >   struct picker_maker qc`UDD5  
  { h/F,D_O>ZO  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ;F'/[l{+  
} ; VYN1^Tp  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > e$@azi1  
  { t12 xPtN1  
typedef picker < T > result; o.H(&ex|  
} ; oT27BK26?h  
S~LT Lv:>  
下面总的结构就有了: <swY o<?J#  
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。 [ 6t!}q  
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。 |#!P!p}  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 wNm~H  
至此链式操作完美实现。 !NFP=m1  
r6eApKZ>f6  
0?nm`9v6  
七. 问题3 ,=kQJ|  
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。 Kzd)Z fnD0  
t{)J#8:g  
template < typename T1, typename T2 > CK+_T}+-  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gcf EJN4'  
  { Z}'"c9oB  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); BAS3&fA  
} i^'Uod0d.  
@z)_m!yV1  
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: ${%*O}$  
?rn#S8nNx<  
template < typename T1, typename T2 > y7CrH=^jc  
struct result_2 }PDNW  
  { & ]/Z~Vt  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; PXYo@^ 3  
} ; >Kc>=^=5  
RI%ZT  
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? 6- @n$5W0  
这个差事就留给了holder自己。 ;eeu 9_$  
    WSW,}tFp"  
m^)h/s0A  
template < int Order > %v(\;&@  
class holder; (7g1eEK%  
template <> c);(+b  
class holder < 1 > aBLE:v  
  { &t\KKsUtd  
public : {r!X W  
template < typename T > <ZM8*bqi  
  struct result_1 D 4\T`j:  
  { hD:$Sv/H  
  typedef T & result; SrVJ Q~ :>  
} ; { +%S{=j  
template < typename T1, typename T2 > ~^Y(f'{  
  struct result_2 U\A*${  
  { -IB~lw  
  typedef T1 & result; Rg6e7JVu  
} ; 'nM)=  
template < typename T > M/,jHG8v  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &<P!o_+eb  
  { z;_d?S <*m  
  return (T & )r; 0#mu[O  
} &\0`\#R  
template < typename T1, typename T2 > _YH)E^If  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const P:")Qb2  
  { {AY `\G  
  return (T1 & )r1; e>kw>%3bl9  
} E30VKh |  
} ; J !:ss  
S/ Y1NH  
template <> %HJ_0qg  
class holder < 2 > WJ+<&6W8  
  { EK^ld!g(  
public : N(]>(S o  
template < typename T > m*BtD-{  
  struct result_1 K/y#hP  
  { '~E&^K5hr  
  typedef T & result; 5UwaBPj4  
} ; By 8C-jD  
template < typename T1, typename T2 > ^L;`F  
  struct result_2 yp=2nU"o  
  { TWC^M{e  
  typedef T2 & result; ^AUmIyf_  
} ; wK[xLf  
template < typename T > ESZ6<!S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const X }yEMe{T  
  { /R< Q~G|\  
  return (T & )r; j`\}xDg  
} ]OoqU-q  
template < typename T1, typename T2 > Aov=qLWJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const u8*Uia*vwH  
  { AG#5_0]P~  
  return (T2 & )r2; =S-'*F  
} 6M"]p  
} ; 6|05-x|  
$H/3t?6h`  
"~4ULl< i'  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 &Q^M[X  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ?R0sY ?u  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: HzM^Zn57%  
e jwFQ'wTx  
return l(i, j) = r(i, j); 67Ai.3dR  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) m?_S&/+*  
o_<o8!]l"  
  return ( int & )i; #Vanw!  
  return ( int & )j; v.+-)RLQg  
最后执行i = j; 74%,v|  
可见,参数被正确的选择了。 DY6wp@A  
cT8jG ,+"}  
=F ZvtcCa  
N`/6 By  
W:P4XwR{  
八. 中期总结 Cl]E rg  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ~?dPF;.6_  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 aU2O5z&  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 {vAq08  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor a Kb2:1EQ  
A1p;Ye>o~  
P}H7WH  
S@zsPzw  
" 7RQrz  
'?_;s9)  
九. 简化 gQ*0Mk  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 r9G<HKl  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 @3{'!#/  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: g!<@6\RB  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 .8CR \-  
  +-*/&|^等 LZyUlz  
2. 返回引用。 >(u=/pp=:  
  =,各种复合赋值等 A%u-6"  
3. 返回固定类型。 S 1|[}nYP  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) <?,o {  
4. 原样返回。 *;O$=PE  
  operator, ;*+jCL 2F  
5. 返回解引用的类型。 /+Xv( B  
  operator*(单目) ?T70C9  
6. 返回地址。 (hVhzw"~  
  operator&(单目) u|=_!$8  
7. 下表访问返回类型。 `Y/DttjL  
  operator[] )oa6;=go  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 &&|*GAjJ  
  operator<<和operator>> ow ~(k5k:  
_ EHr?b2  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ;|b D@%@  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: xF5q=%n  
R1X9  
template < typename Left > Jk|c!,!  
struct value_return DVRE;+Jt  
  { \A _g  
template < typename T > +is;$ 1rq  
  struct result_1 N>7INK  
  { yuk64o2QE  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ^!1mChf  
} ; _odP:  
6Ez}A|i  
template < typename T1, typename T2 > 29pIO]8;  
  struct result_2 +BM(0M+  
  { h{yqNl  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; goeWZO  
} ; t&wtw  
} ; 3*3WO,9  
Nj qUUkc  
y:D|U!o2V  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait *8fnxWR   
@P4fR7  
下面我们来剥离functor中的operator() LqPn$rZ|$  
首先operator里面的代码全是下面的形式: zhU)bb[A  
c{6!}0Q4  
return l(t) op r(t) bJ]g2C7`36  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) +o!".Hp  
return op l(t) q.t>:`  
return op l(t1, t2) =g2; sM/  
return l(t) op U/m6% )Yx(  
return l(t1, t2) op ;c_X ^"d  
return l(t)[r(t)] 9n$GeRO  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] %?y ?rt  
& p"ks8"  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: N0sf V  
单目: return f(l(t), r(t)); 4_8%ZaQ\.?  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); (+38z)f  
双目: return f(l(t)); m]+g[L?-  
return f(l(t1, t2)); )Rn}4)9!iT  
下面就是f的实现,以operator/为例 S>aN#  
Z'>Xn^  
struct meta_divide ( N~[sf?&  
  { #]oVVf_  
template < typename T1, typename T2 > vL`wn=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) D!ToCVos  
  { LXG,IG  
  return t1 / t2; amK?LDf]  
} A jr]&H4  
} ; :z56!qU  
Lf&p2p?~c  
这个工作可以让宏来做: ddmTMfH  
z"u4t.KpL  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ mZDrvTI'  
template < typename T1, typename T2 > \ [7ZFxr\:!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 9;k_"@A6  
以后可以直接用 l!<Nw8+U  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) E#`=xg  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 {^1GHU  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) \Q|1I  
G@oY2sM"  
3aQWzEnh  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 @>_`g=  
h)"PPI  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @H"~/m_o  
class unary_op : public Rettype b!J21cg<L  
  { j~(rG^T  
    Left l; I&U?8  
public : <YP>c  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} YBN@{P$  
p)N=  
template < typename T > FRQ0tIp  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G,e>dp_cPu  
      { EkgS*q_  
      return FuncType::execute(l(t)); <- Q=h?D  
    } FylL7n  
+ O=wKsGD  
    template < typename T1, typename T2 > Qa~o'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6&S;Nrg9  
      { (n05MwKu\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); %kS+n_*  
    } U,yU-8z/  
} ; $(H%|Oyn  
2K'3ry)[y  
[h+MA>%!  
同样还可以申明一个binary_op bX:Y5o49  
l Ot3^`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %g{m12  
class binary_op : public Rettype o"->RC  
  { !s06uh  
    Left l; B?'`\q) UL  
Right r; nPj%EKdY4  
public : 8Gzc3  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} r j#K5/df  
o;.PZi2k  
template < typename T >  ~Jrtm7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]y>)es1  
      { w7cciD|  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); +VkhM;'"C  
    } ?D]4*qsIlu  
tI0d!8K  
    template < typename T1, typename T2 > 1T a48  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :3M2zV cf  
      { Q3vC^}Dmr  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4d#w}  
    } NJ^`vWi  
} ; z 0]K:YV_  
m_\w)  
,4zwd@&O  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 3`S|I_$(T"  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行  ^E*W B~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) sy=M#WGS  
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。 2F[smUL  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 1Y:lFGoe  
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。。。  h%0/j  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 3JVENn9  
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) "Lk -R5iFd  
下面是修改过的unary_op @.;] $N&J  
,)e&u1'  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > &Ed7|k]H  
class unary_op _fx0-S*$  
  { zZ &L#  
Left l; D1o<:jOj  
  ")'o5V  
public : YhYcqE8  
0OO$(R*  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3o&PVU? Q  
j/`- x  
template < typename T > :Fz;nG-G  
  struct result_1 ?piv]Z  
  { =QFnab?N  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; SQhk)S  
} ; 2`hc0 IE  
++n"` ]o,  
template < typename T1, typename T2 > WJbdsPs  
  struct result_2 DG,CL8bv  
  { ?muI8b  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Y?W"@awE"\  
} ; gKy@$at&  
)nmLgsg  
template < typename T1, typename T2 > {j i;~9'Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #va|&QBZxM  
  { lPF(&pP  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ?tS=rqc8oW  
} =67dpQ'y  
hT4 u;3xE  
template < typename T > d MQ]=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b* Ny  
  { XDs )  
  return OpClass::execute(lt(t)); sk !92mQ  
} m8'B7|s  
{* S8n09v  
} ; np3$bqm  
4|*b{Ni  
V^fSrW]  
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 F F<xsoZJ  
好啦,现在才真正完美了。 &Fo)ea  
现在在picker里面就可以这么添加了: ^DVj_&~  
qj *IKS  
template < typename Right > ?w'a^+H  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const bl@0+NiM  
  { E*VUP 5E  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Q- ( [3%  
} AZ' "M{wiI  
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。 tYV%izE  
/MFy%=0l  
Q79& Q04XN  
\Y.&G,?  
%qA@)u53  
十. bind C"l_78  
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。 "q@OM f  
先来分析一下一段例子 lr SdFJ%  
.Rt_j  
Kq!E<|yM  
int foo( int x, int y) { return x - y;} vlYDhjZk#  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 +~, qb1aZ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 FlJ(V  
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。 t}m6];  
我们来写个简单的。 ZqKUz5M4  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: :M" NB+T  
对于函数对象类的版本: #hL<9j  
{Ic~}>w  
template < typename Func > $nN`K*%  
struct functor_trait mNkS!(L6  
  { L B`=+FD  
typedef typename Func::result_type result_type; ?"MJ'u  
} ; XE8~R5  
对于无参数函数的版本: 1Xy{&Ut\  
_4qP0LCa  
template < typename Ret > Co6ghH7T  
struct functor_trait < Ret ( * )() > &t)dE7u5  
  { *o]Q<S>lH  
typedef Ret result_type; {SH +lX0]{  
} ; dhl[JC~ _  
对于单参数函数的版本: ;)Rvk&J5  
tBEZ4 W>67  
template < typename Ret, typename V1 > \+OP!`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > U9:?d>7  
  { N<wy"N{iS  
typedef Ret result_type; zt/p' khP3  
} ; gb 6 gIFq;  
对于双参数函数的版本: y[7*^9J  
0gY,[aQ2  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > BNU]NcA#*,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 'Y23U7 n0B  
  { hpJ[VKe  
typedef Ret result_type; MGn:Gj"d  
} ; O+Z[bis`  
等等。。。 h%e}4U@X  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy :UjHP}s  
PMr {BS  
template < typename Func > S-^y;#=  
struct func_return q^}QwJw  
  { |RT#ZMJek  
template < typename T > 0:-i  
  struct result_1 dRg1I=|{_  
  { 51.! S  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; rAqg<fR*  
} ; (1e;7sNG@  
+ >o/Ob  
template < typename T1, typename T2 > e-<fkU9^W  
  struct result_2 q 4_&C&7  
  { ,ry2J,IT7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; v8! 1"FYL  
} ; X$,#OR  
} ; 2YvhzL[um  
0Eq.l<  
MsOO''o  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Ko%&~C_  
T xRa&1  
template < typename Func, typename aPicker > ]X4 A)4y  
class binder_1 CL/8p;  
  { _%Q\G,a;  
Func fn; =L~,HS(l,  
aPicker pk; @]lKQZ^2&  
public : .E:QZH'M  
?! dp0<  
template < typename T > @Tmqw(n{  
  struct result_1 b6!?K!imT  
  { <Q)6N!Tp^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; (n7 v $A  
} ; k)\Yl`4au  
GRz`fO  
template < typename T1, typename T2 > `T  $lTP  
  struct result_2 qe!`LeT#  
  { HKO00p7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; PQAN,d  
} ; W&`_cGoP  
k^I4z^O=-;  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} D6Ov]E:fa  
mj :8ZZ  
template < typename T > s$xctIbm?,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $oK,&_  
  { .(Q3M0.D  
  return fn(pk(t)); ^!H8"CdC3  
} pLMki=.Ld  
template < typename T1, typename T2 > &,Dh*)k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const CD1}.h  
  { Ty\&ARjb 8  
  return fn(pk(t1, t2)); Nb\4Mv`  
} A"`6 2  
} ; *{:FPmDU  
}_}C ^  
>L#&L ?#  
一目了然不是么? ~]?Q'ER  
最后实现bind ^.jIus5  
PIP2(-{ai  
Dw    
template < typename Func, typename aPicker > M5 ep\^  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 7QL>f5Q  
  { kV"';a  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); !I5_ln  
} UzFd@W u#  
AR'q2/cw  
2个以上参数的bind可以同理实现。 [La=z 7*  
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。 Q(gu ";&  
->&AJI0  
十一. phoenix 2Jrr;"r  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: %*]3j^b Q+  
%YefTk8cr,  
for_each(v.begin(), v.end(), 'wz*GMGWC  
( _m0H gLS~  
do_ mzTF2K  
[ KZeRbq2 jJ  
  cout << _1 <<   " , " \p1H" A  
] 20;M-Wx  
.while_( -- _1), qJB9z0a<Ov  
cout << var( " \n " ) x-) D@dw<  
) \^SL Zhe  
); a^i`DrX  
yyxGVfr  
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: ZN5\lon|Y  
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 laqKP+G  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 |{cdXbr  
那么我们就照着这个思路来实现吧: /ow/)\/}  
|//cA2@.  
K) $.0S9d  
template < typename Cond, typename Actor > `ysPEwA|  
class do_while y!GjC]/  
  { \\ M2_mT  
Cond cd; fHYEK~!C04  
Actor act; cqr!*  
public : eSoOJ[&$  
template < typename T > Wcn3\v6_  
  struct result_1 Y&`Vs(  
  { V^nYG$si  
  typedef int result_type; wcP0PfY  
} ; ~ C6< 75  
9+h9]T:9  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 8e)k5[\m  
j2deb`GD  
template < typename T > 6'395x_ .\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K+Al8L?K_  
  { "cRc~4%K  
  do J]nb;4w  
    { EnA) Rz  
  act(t); C*ZgjFvB  
  } Xj"/6|X  
  while (cd(t)); fG;)wQJ  
  return   0 ; o %A4wEye  
} lYT}Nc4"="  
} ; CjORL'3  
:2Qm*Y&_$V  
c>{X( Z=2  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). r0l ud&_9  
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。 ~-lIOQ.v  
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。 Tz+2g&+  
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。 iyU@|^B"Wa  
下面就是产生这个functor的类: 4z Af|Je  
j{>E.F2.  
8^&)A b  
template < typename Actor > lF5;K c  
class do_while_actor B o.x  
  { xT{qeHeZ9,  
Actor act; )QaI{ z  
public : 2{!'L'km  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} }\=9l<|  
!V$nU8p|  
template < typename Cond > s ,\w00-:  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Hs~M!eK  
} ; _A kc7"  
,ZV<o!\  
 BqP:]  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Hx2UDHF  
最后,是那个do_ y.JAtsxD  
VXZdRsV8T  
HnUM:-6  
class do_while_invoker e'(n ^_$nl  
  { +`u]LOAyP=  
public : r-'\<d(J$  
template < typename Actor > %>Z=#1h/a  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 03J,NXs  
  { pK1P-!c  
  return do_while_actor < Actor > (act); qi`*4cas*A  
} B@e,3:  
} do_; *58<.L|  
@jN!j*Y H  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? `hM`bcS  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ~^$ONmI5  
最后来说说怎么处理break和continue H.XD8qi3W  
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。 6#7f^uIK  
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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