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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda dUD[e,?  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ;_XFo&@  
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, 8:q1~`?5"b  
b35fs]}u-6  
x[| }.Ew  
xW+6qtG`  
  class filler k x8G  
  { qRu~$K  
public : 2zX]\s?3  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Mg+2. 8%  
} ; ,10=  
}czrj%6  
gZVc 5u<  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 9FF0%*tGo  
@s*-%N^:[L  
IM*y|UHt  
;cNv\t  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ?C]vS_jAh  
-$\y_?}  
]iVcog"T  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 y4yhF8E>;U  
XMZ,Y7  
/>C^WQI^  
]IaMp788  
二. 战前分析 }f%}v  
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。 :S]%6gb8G  
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 aNsBcov3O  
DmK57V4L^  
VCYwzB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); WH%g(6w1j  
  /* --------------------------------------------- */ LPXi+zj  
vector < int *> vp( 10 ); _!#@@O0p/h  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); yHYsZ,GE  
/* --------------------------------------------- */ TT%M' 5&  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 5{TsiZh4  
/* --------------------------------------------- */ +SzU  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); SZ7:u895E  
  /* --------------------------------------------- */ BX/8O<s0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); #&+{mCjs  
/* --------------------------------------------- */ y<UK:^t31V  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); rCEyQ)R_}  
goNG' o %|  
JBj]najN  
8bGd} (  
看了之后,我们可以思考一些问题: #!B4 u?"m  
1._1, _2是什么? ;7*[Bcj.  
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。 pp?D7S  
2._1 = 1是在做什么? uo:J\E  
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。 eSn+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。 Xfc-UP|}  
e)IzQ7Zex  
t|?ez4/{z  
三. 动工 |T /ZL!  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: $GV7o{"&  
Cl.x'v  
OG~gFZr)6  
UBKu /@[f@  
template < typename T > QpH'PYy  
class assignment &A/]pi-\  
  { uh_RGM&  
T value; nbp=PzZy  
public : 2ACCh4(/P  
assignment( const T & v) : value(v) {} nUr5Qn?  
template < typename T2 > 2>9C-VL2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } .~db4d]  
} ; J( TkXNm  
T.F!+  
%QH$ipM  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 RU{twL.B  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Mexk~z A^  
Rh2+=N<X  
h^45,E C  
\7eUw,~Q>  
  class holder j;Gtu  
  { 0o4XUW   
public : Wb_J(!da  
template < typename T > wm@@$  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const G>=*yqo  
  { z9Mfd#5?>P  
  return assignment < T > (t); }K>d+6qk5  
} 'BxX0  
} ; qZh/IW  
Jr4Ky<G_i  
(m}'4et~L  
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: B@))8.h]  
r<EY]f^`u  
  static holder _1; QL/(72K  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 2'Uu:Y^  
?R 'r4P,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); S+6.ZZ9c  
而不用手动写一个函数对象。 Y-z(zS^1  
#z%fx   
m7V/zne  
n&/ `  
四. 问题分析 v/plpNVp >  
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。 #%2rP'He  
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。  }v{LRRi  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 I@N8gn  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 I 34>X`[o  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 gJ+'W1$/  
Rv>-4@fMJ  
五. 问题1:一致性 =XQ%t @z0  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| R29~~IOqO  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 9=tIz  
Ix}sK"}[n  
struct holder {Xy5pfW Q  
  { ^7*11%Q  
  // q i;1L Kc  
  template < typename T > tOD6&<  
T &   operator ()( const T & r) const w2c?.x  
  { r5/0u(\LB  
  return (T & )r; kZ:ZtE  
} 2,F .$X  
} ; 6MW{,N  
gQuw1  
这样的话assignment也必须相应改动: @mBQ?; qlK  
]W!0$'o  
template < typename Left, typename Right > $PPi5f}HD  
class assignment u=sp`%?  
  { ?V=ZIGj  
Left l; 3"e,q Y  
Right r; +\A,&;!SR  
public : ^ @5QP$.  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;'K5J9k  
template < typename T2 > A)!*]o>U  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 0d&6lqTo  
} ; ITBE|b  
3 i0_hZ  
同时,holder的operator=也需要改动: ?l )[7LR4  
AT3Mlz~7#  
template < typename T > ^x,YW]AS}  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const %> eiAB_b  
  { 4$<JHo @.  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); t*u:hex  
} eym4=k ~  
]ieeP4*  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 KpGhQdR#  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ~0$&3a<n1  
9A=,E&  
return l(rhs) = r; h]gp^?=  
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。 D@.6>:;il  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: a=2%4Wmz  
bd-L` ={j  
template < typename Tp > i.m^/0!  
class constant_t L4HI0Mx  
  { c@7rqHU-0  
  const Tp t; ~>|ziHx  
public : 4B.*g-L   
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} :o3N;*o>)0  
template < typename T > 3w'tH4C[Y  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const L8B! u9%  
  { MTn{d  
  return t; g- gV2$I  
} [W&T(%(W-  
} ; !Vk^TFt`  
%ET+iIhK  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 W<g1<z\f  
下面就可以修改holder的operator=了 {IjR^J=k  
9'B `]/L  
template < typename T > `c$V$/IT  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 9* M,R,y  
  { QXK{bxwC  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); t6c4+D'{].  
} Bzf^ivT3L  
]-# DB^EQ  
同时也要修改assignment的operator() _[BP 0\dPW  
;$4\e)AB  
template < typename T2 > ih3n<gXF  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } {JLtE{  
现在代码看起来就很一致了。 ?@x/E&  
"{t$nVJ  
六. 问题2:链式操作 +}AI@+  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 (ZlU^Gw#UB  
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。 #'`{Qv0,  
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。 QT}tvm@PMq  
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。 A#,ZUOPGH  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct t uX|\X  
xE}>,O|'q  
template < typename T > c71y'hnT  
struct result_1 * T1_;4i  
  { DY*N|OnqJ  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; L~3Pm%{@A  
} ; Fr-SvsNFB  
7yQ4*UB  
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: l]SX@zTb  
v$9y,^p@e  
template < typename T > zQ PQ  
struct   ref 8P`"M#fI  
  { :4|4=mkr  
typedef T & reference; Gc7=  
} ; {;oPLr+Z  
template < typename T > %TqC/c  
struct   ref < T &> ^.y\(=  
  { ,!9zrYi}  
typedef T & reference; mE[y SrV  
} ; ="e+W@C  
!r-F>!~  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: /L 3:  
pR_9NfV{  
template < typename T > 5r0YA IJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 4p wH>1  
  { 7EJ+c${e.-  
  return l(t) = r(t); *1"+%Z^  
} ^zr`;cJ+c  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 4M T 7`sr  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 qP ,EBE  
X3& Jb2c2  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 vQ.R{!",>  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: - YBY[%jF>  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Y-9I3?ar  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 q\%I#1  
最后的布局是: xD7]C|8o  
                Add p<%d2@lp  
              /   \ \7_y%HR  
            Divide   5 zm#  ?W  
            /   \ ^rz_f{c]-  
          _1     3 "  1tH  
似乎一切都解决了?不。 =pr7G+_u  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 VN.Je: Ju  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 o;*Q}Gr<M  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: |BYRe1l6l  
GX%g9f!O  
template < typename Right > UZ";a453r  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ig"L\ C"T  
Right & rt) const  5twhm  
  { H*6W q  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); A(XKyEx  
} Xc.`-J~Il  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 0}9h]X'  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 d5-qZ{W  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ,//S`j$S  
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。 SWLo|)@[/  
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{mex4  
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? L.IlBjD  
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: @nf`Gw ;  
Hp?/a?\Xm  
template < class Action > P~dcW  
class picker : public Action *ui</+  
  { n@w%Zl  
public : h];I{crh  
picker( const Action & act) : Action(act) {} JI5Dy>u:  
  // all the operator overloaded n!(F, b  
} ; \NC3'G:Ii  
2rMpgV5  
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。 }7X%'Bg=M  
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: K^[?O{x^B  
7Lt)nq-b  
template < typename Right > I:.s_8mH}  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ?Ob3tUz2  
  { zreU')a  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); j.YA 2mr  
} ;rS{:  
G&dKY h\  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Mp]rUPK  
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。 H.0K?N&\?>  
D,6:EV"sa  
template < typename T >   struct picker_maker /O9EQPm(  
  { 3a|\dav%  
typedef picker < constant_t < T >   > result; cZ06Kx..  
} ; e# bn#  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ;Qq\DFe.w  
  { =Sv/IXX\di  
typedef picker < T > result; [ 3HfQ  
} ; \DzGQ{`~m  
Q.[0ct  
下面总的结构就有了: +v\oOBB)  
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。 5X+A"X ;C  
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。 9VT;ep  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 'VbiVLWD  
至此链式操作完美实现。 Xeaj xcop#  
W4N{S.#!  
{8aTV}Ha2  
七. 问题3 n|;Im&,  
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。 CWlw0 X  
D]}G.v1  
template < typename T1, typename T2 > iB{V^ksU  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]{iQ21`a-  
  { ,s(,S  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); HV.t6@\};  
} =Uh$&m  
g 'gdgfvn  
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: $?Wb}DU7_L  
Uv.)?YeGh  
template < typename T1, typename T2 > 3Y &d=  
struct result_2 &vJH$R  
  { 2|L&DF:G  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; xwr8`?]y  
} ; uS-|wYE  
Z7#+pPt!  
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? "#]$r  
这个差事就留给了holder自己。 P%6~&woF  
    <N)oS-m>  
{FG j]*  
template < int Order > Ngwb Q7)  
class holder; #?E"x/$Y6  
template <> /mMV{[  
class holder < 1 > 1,~D4lD|  
  { w@ pPcZ>z/  
public : j6YOKJX  
template < typename T > TJN4k@\$2  
  struct result_1 Kgv T"s.  
  { (ZGbh MK  
  typedef T & result; nu^436MSOa  
} ; =I4lL]>  
template < typename T1, typename T2 > 4JEpl'5^Q  
  struct result_2 I*&8^ r:A  
  { :Al!1BJQ  
  typedef T1 & result; N;d] 14|  
} ; OVJ0}5P*  
template < typename T > mR~&)QBP.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .6> w'F{>  
  { GVz6-T~\>  
  return (T & )r; ~[ F`"  
} >usL*b0%  
template < typename T1, typename T2 > 0"R|..l/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @ZJS&23E  
  { Zfw,7am/  
  return (T1 & )r1; N#] ypl  
} "7 yD0T)2  
} ; l}h!B_P'  
WAqINLdX  
template <> :3PH8TL  
class holder < 2 > h( 4v8ae  
  { [UR-I0 s!/  
public : <v2;p}A  
template < typename T > xk5 ]^yDp  
  struct result_1 5G#n"}T  
  { Y2TtY;  
  typedef T & result; #Z#-Ht  
} ; ]GS bjHsO  
template < typename T1, typename T2 > R_KH"`q  
  struct result_2 s~>}a  
  { `L zPotz  
  typedef T2 & result; n<,BmVQ  
} ; ~o(   
template < typename T > 1 zZlC#V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const VVZ'i.*_3?  
  { 4*L_)z&4;  
  return (T & )r; 7$b1<.WX  
} K9[UB  
template < typename T1, typename T2 > \+etCo   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const R-:2HRaA  
  { _$'ashF  
  return (T2 & )r2; oDR%\VY6T  
} sK{e*[I>W  
} ; ~&T~1xsFJ  
e(sk[guvX  
' %qr.T %  
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> >。 do%&m]#;  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: !VJoM,b8  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: *hx  
@F eTz[  
return l(i, j) = r(i, j); NUZl`fu1Z4  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) }6#  
-"`=1l  
  return ( int & )i; uT{q9=w  
  return ( int & )j; ^c<Ve'-  
最后执行i = j; %4H%?4  
可见,参数被正确的选择了。 pkzaNY/q  
d~H`CrQE*  
 &HW9Jn  
>j/w@Fj  
uph(V  
八. 中期总结 *VcJ= b 2Y  
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: WMdg1J+~  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 D^O@'zP=At  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 &pRREu:[4L  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor  )2.Si#  
AKC`TA*E  
fex@,I&  
? k/`  
Upe%rC(  
KPF1cJ2N  
九. 简化 nUO0Ce  
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。 CrLrw T  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 vzM ^$V  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: aOp\91  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ;I}fBZ 3  
  +-*/&|^等 l **X^+=$  
2. 返回引用。 se)TzI^]b@  
  =,各种复合赋值等 )e{aN+  
3. 返回固定类型。 "sTRS*  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) aUp g u"  
4. 原样返回。 +[VXs~I q  
  operator, Y4-t7UlS;  
5. 返回解引用的类型。 Ac@VGT:9  
  operator*(单目) 7dWS  
6. 返回地址。 7! Nsm  
  operator&(单目) 1?}T=)3+$  
7. 下表访问返回类型。 (=0.inZ  
  operator[] & 21%zPm  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 gdc<ZYcM  
  operator<<和operator>> l#o ~W`  
>Tgv11[  
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。 a(nlTMfu  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ]Ze1s02(  
X'srL j.  
template < typename Left > 4s- !7  
struct value_return 9{l}bu/u  
  { lxx2H1([  
template < typename T > C+$#y2"z#n  
  struct result_1 Ui~>SN>s  
  { XS#Qu=,-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; uRvP hkqm  
} ; +7Gwg  
pBHRa?Y5  
template < typename T1, typename T2 > %b$>qW\*&  
  struct result_2 [txE .7p  
  { oJ^P(]dw  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ^#pEPVkY  
} ; e'~3oqSvR  
} ; WWY6ha  
{: /}NpA$  
d]9z@Pd   
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait y29m/i:  
6k%f  
下面我们来剥离functor中的operator() J.a]K[ci  
首先operator里面的代码全是下面的形式: $'vU2L  
>4TO=i  
return l(t) op r(t) K(4_a``05  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) =_CzH(=f#  
return op l(t) x}4q {P5$  
return op l(t1, t2) _a, s )  
return l(t) op vM={V$D&  
return l(t1, t2) op 4W75T2q#  
return l(t)[r(t)] M\j.8jG  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)]  mh%VrA q  
8*X4\3:*N  
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: KNl$3nX  
单目: return f(l(t), r(t)); NEs:},)o  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); P \I|,  
双目: return f(l(t)); 7V>M]  
return f(l(t1, t2)); [),ige  
下面就是f的实现,以operator/为例 :jf3HG  
Wwo0%<2y  
struct meta_divide 8ag!K*\ V<  
  { sO Y:e/_F  
template < typename T1, typename T2 > )X7A  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) TeQV?ZQ#}  
  { hH.G#-JO  
  return t1 / t2; 6)J#OKZ  
} f);FoVa6  
} ; z:O8Ls^\T  
XppOU  
这个工作可以让宏来做: "@kaHIf[  
`cO:<^%  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ }H4RR}g  
template < typename T1, typename T2 > \ kfNWI#'9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; bt *k.=p  
以后可以直接用 ,4 rPg]r@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 2%1hdA<  
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 }]Tx lSp!;  
(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。。。) yZ:qU({KhD  
L];b< *d  
6@f-Glwg  
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 g0H[*"hj  
8L XHk l  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $>gFf}#C  
class unary_op : public Rettype k9R9Nz|J  
  { oU|c.mYe  
    Left l; GILfbNcd  
public : 3T 9j@N77  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} V]&\fk-{  
)"LJ hLg  
template < typename T > @x1-! ~z#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n%-0V>  
      { g`^x@rj`E  
      return FuncType::execute(l(t)); $M#>9QHhc  
    } mmsPLv6  
<VcQ{F  
    template < typename T1, typename T2 > +(*DT9s+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p<2,=*2  
      { Q?T]MUY(L  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); >p/`;Kq@  
    } Jwp7gYZ  
} ; uEY tE7  
S'14hk<  
m* ;ERK  
同样还可以申明一个binary_op  ]k(]qZ  
[Q =N n  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > HDKbF/  
class binary_op : public Rettype F?cK- .  
  { BHw, 4#F1;  
    Left l; :]c3|J  
Right r; OZT.=^:A  
public : /bEAK-  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} cAy3^{3:  
HThcn1u~^b  
template < typename T > __@BUK{q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &{RDM~  
      { <Qq*p  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); -+5>|N#  
    } xpI wrJO  
i?gSC<a  
    template < typename T1, typename T2 > Y~Ifj,\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dd["dBIZ '  
      { Wf<LR3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); DJ%PWlK5  
    } a> )f=uS  
} ; H1T.(M/"  
\f)#>+X-  
 9a kH  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 3[&Cg  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 8] ikygt"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) E e]-qN*8  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 <| &Npd'  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! �{x7,  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Z= !*e~j@  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 GF WA>5n'  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) <ih[TtZ  
下面是修改过的unary_op b[7 ]F  
%bfZn9_m  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 2-b6gc7  
class unary_op X?$_Sd"G+5  
  { `W-Fssu  
Left l; ETLD$=iS  
  `lPfb[b  
public : fzA9'i`  
"\=U)CJ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} =2 kG%9  
rbpSg7}Q  
template < typename T > s@DLt+ O5  
  struct result_1 3,=6@U  
  { %IRi1EmN8  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; H.2QKws^F  
} ; ;GI&lpKK  
Wm3X[?V  
template < typename T1, typename T2 > EIQ p>|5  
  struct result_2 @o6L6Y0Naa  
  { =ruao'A  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }T$p)"  
} ; :eg4z )  
'=6\v!  
template < typename T1, typename T2 > 9S-9.mvop  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O<\@~U  
  { h@h!,;  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); W];dD$Oqg  
} 39|MX21k  
2|bn(QYz  
template < typename T > m9A!D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F\KUZ[%  
  { 9M9?%N:ra  
  return OpClass::execute(lt(t)); T5:G$-qL(  
} !YJs]_Wr  
Ki~1qu:  
} ; @fV9 S"TcM  
VYhbx 'e  
+KEWP\r  
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 Wr5V`sM  
好啦,现在才真正完美了。 C/&-l{7  
现在在picker里面就可以这么添加了: d'I"jZ  
;Q&5,< N)j  
template < typename Right > %!L9)(}"  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 0C*7K?/  
  { kM@zyDn,  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); (@}!0[[^  
} 1>&]R=  
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。 v6Vcjm  
,'iE;o{Tu  
 _\HQvH  
Z*2Vpnqh\  
~F?u)~QZ #  
十. bind 7fX<511(  
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。 E=w1=,/y  
先来分析一下一段例子 / Qk4  
c\V7i#u[d;  
4I?^t"  
int foo( int x, int y) { return x - y;} E\2%E@0#  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ]P2"[y  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 SG4%}wn%  
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。 FtC^5{V+V  
我们来写个简单的。 `I5wV/%ib  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: x~j`@k,;  
对于函数对象类的版本: mju>>\9  
G<^{&E+=  
template < typename Func > X/M4!L}\  
struct functor_trait LAe6`foW/  
  { kd$D 3S ^{  
typedef typename Func::result_type result_type; d6sye^P  
} ; g^ i&gNDx  
对于无参数函数的版本: ,$+V  
a"g!e^  
template < typename Ret > (41|'eB\\  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Yr=Y@~ XL  
  { hzbw>g+  
typedef Ret result_type; @<]Ekkg  
} ; ~PahoRS  
对于单参数函数的版本: 84pFc;<  
W#C*5@8  
template < typename Ret, typename V1 > )sp4Ie  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > f_Av3  
  { df#$ 9 -  
typedef Ret result_type; 5=?\1`e1[  
} ; xZF}D/S?Ov  
对于双参数函数的版本: 6ez<g Uf  
#7YY<) xt}  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > PJrtM AcKq  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > X~,aNRy  
  { >:!X.TG$  
typedef Ret result_type; nl,uuc*;  
} ; &<U0ZvrsH  
等等。。。 YgV817OV  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy !*. -`$x  
:#?5X|Gz  
template < typename Func > {"QNJq#:  
struct func_return /& +tf*  
  { 6N S201o  
template < typename T > ~-J]W-n  
  struct result_1 )i^<r;_z  
  { ,lA  s  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )vb*Ef  
} ; hUMf"=q+  
g:dH~>  
template < typename T1, typename T2 > 7.#F,Ue_0T  
  struct result_2 zvH8^1yzG  
  { doy`C)xI  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; y6, /:qm  
} ; {I#]@,  
} ; 'd$P`Vw:  
&3Sz je  
@A89eZbW  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 .QJ5sgmh  
!F1N~6f  
template < typename Func, typename aPicker > ?fjuh}Q5h  
class binder_1 F!Q@ u  
  { ?Yk.$90  
Func fn; :~T99^$zA  
aPicker pk; ~h85BF5  
public : d0Qd$ .%A  
78# v  
template < typename T > Ksj -zR;  
  struct result_1 ^ ALly2  
  { %<*g!y `  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; lXiKY@R#  
} ; A '5,LfTu  
g/+C@_&m  
template < typename T1, typename T2 > )~] (&  
  struct result_2 W!&'pg  
  { '~&X wZ&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2Mmz%S'd  
} ; bc) ~k:  
S` ;?z  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 2h1C9n%j9  
!&/{E [  
template < typename T > ytoo~n  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q/_f zg  
  { C/kW0V7  
  return fn(pk(t)); "C SC  
} J/GSceHF  
template < typename T1, typename T2 > xScLVt<\e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5Z\#0":e  
  { #Xb+`'  
  return fn(pk(t1, t2)); %$ Z7x\_  
} 7-T{a<g  
} ; s6zNV4  
MLWM&cFG  
7cO n9fIE  
一目了然不是么? * %M3PTY\  
最后实现bind ayD}r#7  
RUT,Y4 b  
k"]dK,,  
template < typename Func, typename aPicker > \\7ZWp\fN  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) }36QsH8  
  { wl$h4 {L7  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); D-(w_$#  
} [uls8 "^/j  
T{Uc:Z  
2个以上参数的bind可以同理实现。 B'EKM)dA  
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。 :8+Nid)  
*nsAgGKKM^  
十一. phoenix e9[|!/./5  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: /_Z652@  
F>[,zN  
for_each(v.begin(), v.end(), .Pw\~X3!  
( FE! lok  
do_ 3?Pn6J{O  
[ q]N:Tpm9  
  cout << _1 <<   " , " )!:Lzi  
] i?e`:}T  
.while_( -- _1), Gz[fG  
cout << var( " \n " ) 8o 0%@5M  
) HcV"X,7S  
); (BfgwC)  
=xJKIu  
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: Gkv{~?95  
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 (B-43!C  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 JEgx@};O  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 1, ~SS  
&F5@6nJ`  
'X !?vK^]p  
template < typename Cond, typename Actor > S (N\cw$  
class do_while FEW_bP/4  
  { A7`1-#  
Cond cd; V-r3-b  
Actor act; $aPfGZ<i  
public : XNb ZNaAd  
template < typename T > -cm$[,b6  
  struct result_1 d)R352  
  { xOHgp=#D  
  typedef int result_type; 2'<[7!  
} ; t2iv(swTe  
fb:j%1WF  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Ze3X$%kWi  
Iu *^xn  
template < typename T > F0UVo  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y&=ALx@  
  { $Qy7G{XJ[^  
  do %-AE]-/HI  
    { k8uvNLA)a  
  act(t); 0% #<c p  
  } `\6?WXk3T  
  while (cd(t)); zb Z4|_  
  return   0 ; :BGA.  
} c9nH}/I_  
} ; O8W7<Wc |z  
FG!X"<he  
?kz+R'  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). lM[XS4/TRa  
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。 1uk 0d`JL  
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。 xN@Pz)yo  
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。 34R!x6W0  
下面就是产生这个functor的类: 1I}b|6 `  
`O8b1-1q~  
b]JI@=s?  
template < typename Actor > :g\rQazxO  
class do_while_actor <(e8sNe  
  { Q!FLR>8  
Actor act; N9rBW   
public : =0'q!}._!  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} (?b@b[D~4  
^:jN3@ Q%  
template < typename Cond > xyE1Gw`V  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 5Y3i|cj  
} ; 9ElCg"  
V8~jf-\$b  
{3Vk p5%l  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 {+g[l5CR[  
最后,是那个do_ Bz`yfl2  
l**;k+hw  
._96*r=o  
class do_while_invoker Ih[+K#t+E  
  { Y3ZK%OyPR  
public : j,2l8?  
template < typename Actor > b( ^^m:(w  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 9><mp]E4  
  { il:nXpM!  
  return do_while_actor < Actor > (act); k 2%S`/:  
} VZIR4J[\.  
} do_; SgE/!+{  
U~2`P  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? kDz>r#%  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 i(6J>^I  
最后来说说怎么处理break和continue 7e&\{*  
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。 XDD<oo  
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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