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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda S5kD|kJ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 "G^TA:O:=  
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, |/ji'Bh  
t3AmXx  
nu)YN1 *  
5Bt~tt  
  class filler $<9u:.9xf  
  { AhkDLm+  
public : yDJy'Z_F{  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Gr>CdB>~+  
} ; )FSEHQ  
2OpkRFFa  
+|x{?%.O  
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: G`;\"9t5h  
m[z $y  
(I`lv=R"j  
`v-O 4Pk  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); *\@RBJGF  
JVGTmS[3  
`8r$b/6  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 J$PlI  
F9Af{*Jw?x  
lMH~J8U3  
l,~`o$ _  
二. 战前分析 x]@z.Yj  
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。 Qea"49R  
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 F2\&rC4v  
9|3sNFGX  
W/3sJc9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); vvG"rU  
  /* --------------------------------------------- */ Ex Q\qp3  
vector < int *> vp( 10 ); 4*L* "vKa  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); fC 3T\@(&  
/* --------------------------------------------- */ `x=$n5= 8  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2);  !^8X71W|  
/* --------------------------------------------- */ Dw.I<fns^B  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 5F!Qn\{u{  
  /* --------------------------------------------- */ `*elzW  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ak-agH  
/* --------------------------------------------- */ [2YPV\=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 8;L;R ~Q  
PxQQfI>  
,"KfZf;?  
'9=b@SaAj  
看了之后,我们可以思考一些问题: |N^"?bSt  
1._1, _2是什么? Qwt0~9n(  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ZJenwo  
2._1 = 1是在做什么? x.4z)2MO  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 OrYN-A4{  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 97U OH  
Hq+QsplG  
vcsSi%M\U  
三. 动工 (w{T[~6  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: j!y9E~Zz  
:p,|6~b$  
ya{`gjIlW  
]jY^*o[  
template < typename T > -8Hc M\b  
class assignment z9g ++]rkJ  
  { o2=):2x r{  
T value; 8sU5MQ5  
public : &F/-%l!  
assignment( const T & v) : value(v) {} Q"B8l[  
template < typename T2 > 6^t#sEff]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } [*Ai@:F  
} ; NJ+$3n om  
(# mvDz  
4I$Y"|_e  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ;[UI ]?A%  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment e[?,'Mp9  
h]L.6G|hEN  
$,J}w%A  
,(a~vqNQW3  
  class holder ]{q=9DczG(  
  { Nf<f}`  
public : Lui6;NY  
template < typename T > 1Ml<>  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const +uSp3gE"  
  { CQNMCYjg(R  
  return assignment < T > (t); <tBT?#C9+  
} 9 " t;6  
} ; z@,(^~C_  
Z$g'h1,zW  
X'<RqvDc5  
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: VBQAkl?(}4  
l"(PP3  
  static holder _1; Gp \-AwE  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 MZ&.{SY7  
MH#"dGGu  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); fkp(M  
而不用手动写一个函数对象。 QNINn>2  
['Lo8 [  
#^r-D[/m  
#h^nvRmON  
四. 问题分析 'G~i;o  2  
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。 Uz_p-J0  
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。 @IsUY(Gu  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 t6\H  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 .:f ao'  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ?8{Os;!je  
x'|9A?ez@Z  
五. 问题1:一致性 Jk-WD"J6  
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?| 0RtZTCGO  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 )I3E  
>;1w-n  
struct holder pP1DR'  
  { HEbL'fw^s  
  // >!@D^3PPA  
  template < typename T > X Vt;hO  
T &   operator ()( const T & r) const LwRzzgt  
  { x}pH'S7  
  return (T & )r; G#e]J;   
} gJr)z7W'8  
} ; gJX"4]Ol#}  
]o]`X$n  
这样的话assignment也必须相应改动: .pWRV<25  
m!G(vhA,_w  
template < typename Left, typename Right > %;ED} X  
class assignment {Kr}RR*{X  
  { ~`&4?c3p  
Left l; BHAFO E  
Right r; |(*btdqy3  
public : I+;e#v,%U  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (E@;~7L  
template < typename T2 > Cip|eM&l  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Yg '(  
} ; L`K)mCr  
0.wF2!V.  
同时,holder的operator=也需要改动: D((/fT)eD  
)s^gT]"N  
template < typename T > nVWU\$Ft  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const eA2*}"W  
  { 0J'Cx&Rg  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Xe\}(O  
} zeQ~'ao<  
[&*irk  
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。 ^_Lnqk6  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 9C,gJp}P  
NpZ'pBl  
return l(rhs) = r; 9ThsR&h3  
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。 Qx E%C  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ty~Sf-Pri  
-M6vg4gf  
template < typename Tp > EiC["M'}  
class constant_t g]HxPq+O  
  { ]kmAN65c  
  const Tp t; /<LjD  
public : p gLhxc:  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} N?{Zrff2"O  
template < typename T > y'8T=PqY[t  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const [_xOz4`%  
  { -u%o);B  
  return t; nt|n[-}  
} /];N1  
} ; 85io %>&0  
9-m_ e=jk6  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ,Aq, f$5V  
下面就可以修改holder的operator=了 6Zw$F3 <  
u;^H=7R  
template < typename T > 2N &B  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const }])j>E  
  { [7`S`\_NK  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); UV;I6]$}A7  
} uv$5MwKU  
$aTo9{M^  
同时也要修改assignment的operator() |n,O!29  
i=b'_SZ '  
template < typename T2 > @]X!#&2>  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } wjX0r7^@  
现在代码看起来就很一致了。 C'A D[`p  
`{"V(YMEV  
六. 问题2:链式操作 Bq~S=bAB>R  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 :jTbzDqQ  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 2ALYfZ|d  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 d:&cq8^  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 AX@bM  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct \ :@!rM  
Y(rQ032s  
template < typename T > (0 t{  
struct result_1 Dy. |bUB!f  
  { }W " i{s/  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; u];\v%b  
} ; r\b$/:y<e  
-6F\=  
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: u{W I 4n?  
aF"PB h=  
template < typename T > GPs4:CIgG  
struct   ref Rb b[N#p5  
  { [C 7X#|  
typedef T & reference; <MhODC")  
} ; ZyC[w 7$I2  
template < typename T > ct*~\C6Ze  
struct   ref < T &> ?=iy 6q  
  { 7[kDc-  
typedef T & reference; -y&>&D  
} ; u^ wG Vg  
0\ j)!b  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ^JIs:\ g<<  
QB* AQ5-  
template < typename T > dXt@x8E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const yyVJb3n5:!  
  { A#~CZQY^$  
  return l(t) = r(t); PL\4\dXB  
} !C' Y 7  
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。 +)( "!@  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 K nn<q=';G  
UG}"OBg/  
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 b7M)  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 1?p:66WmR  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ABtv|0K  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 gY-}!9kW]  
最后的布局是: JKYl  
                Add R^ I4_ZA  
              /   \ Hn)^C{RN*{  
            Divide   5 fk5pPm|MiL  
            /   \ 0[Zs8oRiI  
          _1     3 2F1Bz<  
似乎一切都解决了?不。 ,`ehR6b  
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。 QA!'p1{#  
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。 M|z4Dy  
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: bq5?fPBrq  
x*^)B~7}  
template < typename Right > 1G,'  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const GV)DLHiyxX  
Right & rt) const N':d T  
  { c&L|e$C]  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +{ e2TY  
} b Oh[(O!  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 jvE&%|Ngw  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ,}OQzK/"mP  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 %8% 0l*n'  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 _32 o7}!x  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 !| GD8i  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? =WFG[~8  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: olDzmy(=W*  
9qJ:h-?M  
template < class Action > &ujq6~#  
class picker : public Action )!`>Q|]}Zd  
  { 6O'B:5~[2  
public : LCpS}L;  
picker( const Action & act) : Action(act) {} lS`VJA6l.  
  // all the operator overloaded ?0+J"FH# W  
} ; ;&RHc#1F  
,n{ |d33  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 !Ie={BpzbZ  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: `Yu4h+T  
8bEii1EM  
template < typename Right > { r8H5X  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const W(*?rA-PP  
  { Y5Z<uD  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); z6Yx )qBE<  
} ];}7 %3  
#J c)v0_  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > pB]+c%\  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Je~Ybh  
]M9r<x*  
template < typename T >   struct picker_maker ZEU/6.  
  { ^5gB?V,  
typedef picker < constant_t < T >   > result; |f&=9%  
} ; &uTK@ G+  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 7;:Uv=  
  { o>4GtvA*  
typedef picker < T > result; Q(YQ$ i"S  
} ; 2Yd;#i)  
{{ 4S gb  
下面总的结构就有了: {W#VUB  
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。 #]o#~:S=  
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。 Jro%zZle  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 -u 'BK@;  
至此链式操作完美实现。 V IU4QEW`x  
RV+0C&0ff  
`zRm "G  
七. 问题3 tJY3k$YX  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 lMBXD?,,J  
_NJq%-,'  
template < typename T1, typename T2 > . !;K5U  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !"x&tF  
  { 7j L.\O  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Uu3<S  
} DWRq \`P  
HOAgRhzE  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: y]ZujfW7  
.EoLJHL }  
template < typename T1, typename T2 > 8klu*  
struct result_2 )y}W=Q>T  
  { 4~/3MG  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; T]Eg9Y:+v  
} ; 09u@-  
onAC;<w  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Vnq&lz%QqC  
这个差事就留给了holder自己。 8L*P!j9`EY  
    CR<Nau>  
_!*??B6u  
template < int Order > n$y)F} .-  
class holder; 4!KUPgg  
template <> qBIKJ  
class holder < 1 > ?KfV>.()  
  { u CNi&.  
public : 5}t}Wc8  
template < typename T > (>\w8]  
  struct result_1 ww"HV;i  
  { -F|C6m!  
  typedef T & result; :Vf:_;  
} ; >A;9Ee"&  
template < typename T1, typename T2 > /? j vv&  
  struct result_2 Lk|%2XGO&  
  { nE3'm[)  
  typedef T1 & result; S2 0L@e"U  
} ; @eGJ_ J  
template < typename T > 2U;ImC1g  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const S @'fmjA'  
  { &qP&=( $  
  return (T & )r; IZkQmA=  
} ^/kn#1H7&  
template < typename T1, typename T2 > qj5V<c;h%W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +MfdZD  
  { Sc zYL?w^  
  return (T1 & )r1; >1Y',0v  
} Xr@]7: ,  
} ; ,D`iV| (  
IPhV|7  
template <> amn\#_(  
class holder < 2 > *g<D p2`  
  { n_/_Y >{M0  
public : ]D;X"2I2'b  
template < typename T > ED={OZD8  
  struct result_1 C&vUZa[p  
  { Q,mmHw.`J  
  typedef T & result; q^_PR|  
} ; v} $KlT  
template < typename T1, typename T2 > _cY!\'  
  struct result_2 Kf$%C"  
  { TYQ7jt0=.-  
  typedef T2 & result; M 8BN'% S  
} ; ,wN>,(  
template < typename T > ./009p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {\Eqo4A5}  
  { ul$^]ZWkI  
  return (T & )r; Wa {>R2h\  
} -&u2C}4s  
template < typename T1, typename T2 > &K_"5.7-56  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const y[s* %yP3l  
  { 8)D5loS  
  return (T2 & )r2; Ck|3DiRQ  
} %!G]H   
} ; XJ|CC.]1u  
jQp7TdvLE$  
=~i~SG/f  
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> >。 _^<HlfOK  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: y-TS?5Dr]  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: L`$MOdF{_  
^nYS @  
return l(i, j) = r(i, j); ",c(cYVW  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) w>:~Ev]  
$vC!Us{z  
  return ( int & )i; 8T:|~%Sw  
  return ( int & )j; s\6kXR  
最后执行i = j; .&AS-">Z  
可见,参数被正确的选择了。 ~L G).  
8]N  
q89#Ftkt  
uj_ OWre  
DA_[pR  
八. 中期总结  Sxrbhnx  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 4,!S?:7  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 G H N  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 meHAa`  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor aD aQ 7i  
0B^0,d(s  
CF`tNA3fxm  
ik@g;>pQD  
MVW2 %6  
<|_/i/H  
九. 简化 L {6y]t7^  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 z:hY{/-  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ZqHh$QBD 9  
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: .D^=vuxt~  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 7(m4,l+(  
  +-*/&|^等 Vj7(6'Hg  
2. 返回引用。 =y; tOdj  
  =,各种复合赋值等 W_NQi  
3. 返回固定类型。 )SMS<J  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) %t&5o>1C  
4. 原样返回。 AR i_m  
  operator, fA!uSqR$V  
5. 返回解引用的类型。 jlV~-}QKb7  
  operator*(单目) h2 2-v X  
6. 返回地址。 0f).F  
  operator&(单目) $= '_$wG 8  
7. 下表访问返回类型。 KJ]:0'T  
  operator[] \Gh]$s p  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 N@$g"w  
  operator<<和operator>> +1j@n.)ft  
[-)N}rL>  
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。 (Yz EsY  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: `p@YV(  
~yH<,e  
template < typename Left > *~F\k):>  
struct value_return tN&x6O+@  
  { 3%?01$k  
template < typename T > %(GWR@mfC  
  struct result_1 ?\dY!  
  { ?lJm}0>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; KLW#+vZ  
} ; Hmt} @  
b[<zT[.:  
template < typename T1, typename T2 > DGl_SMJb  
  struct result_2 TSHsEcfO  
  { cD&53FPXC  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; B w1ir  
} ; Om%{fq&  
} ; LXr yv;H  
b !FX]d1~k  
`A8nAgbe  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait -4|\,=j  
nPp\IE}:  
下面我们来剥离functor中的operator() ^EGe%Fq*x]  
首先operator里面的代码全是下面的形式: _T6l*D  
QMoh<[3qu  
return l(t) op r(t) bce>DLF  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) %./vh=5)  
return op l(t) H]V@Q~?e  
return op l(t1, t2) xS%Z   
return l(t) op jM8e2z3  
return l(t1, t2) op lwEJ)Bv  
return l(t)[r(t)] $Q,Fr; B  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] }5~|h%  
nUi 4!|r  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 5[.Dlpa'7  
单目: return f(l(t), r(t)); F-?K]t#  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); iUl5yq  
双目: return f(l(t)); .4c*  _$  
return f(l(t1, t2)); 8W$uw~|dw  
下面就是f的实现,以operator/为例 tMxa:h;/x  
vT)(#0>z  
struct meta_divide R=g~od[N_  
  { hj@< wU  
template < typename T1, typename T2 > gs)wQgJ[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) !|hxr#q=4  
  { t\ J5np  
  return t1 / t2; QiB ^U^f  
} q:4 51C  
} ; x8i;uH\8  
iaAVGgA9+  
这个工作可以让宏来做: gUf-1#g4\`  
^vXMX^*  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ }gQ FWT  
template < typename T1, typename T2 > \ Xx_ v>Jn!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; \ .+.VK  
以后可以直接用 N|[P%WM3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Kh<xQ:eMy  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 4 G`7]<  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Ws"eF0,'Z  
 gBQK  
=e'b*KTL,  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 4fPbwiK j  
=h,6/cs  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [03$*BCq3  
class unary_op : public Rettype ".jY3<bQg  
  { r`5[6)+P  
    Left l; +L_!$"I  
public : %?K1X^52d  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} qdoJIP{  
d;` bX+K  
template < typename T > InDISl]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =Nn&$h l  
      { t(69gF\"  
      return FuncType::execute(l(t)); <Cc}MDM604  
    } (R)\  
 PZZTRgVc  
    template < typename T1, typename T2 > c,%9Fh?(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mo1(dyjx  
      { M`!\$D  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); x&qC~F*QR%  
    } Jolr"F?  
} ; rYUhGmg`  
OYKeu(=L  
 DJ?kQ  
同样还可以申明一个binary_op e573UB  
ft oz0Vb  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 'f0*~Wq|  
class binary_op : public Rettype C2RR(n=N^  
  { :7&#ej6  
    Left l; bl. y4  
Right r; eekp&H$'s  
public : .a._WZF  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^E_`M:~  
xBH`=e <  
template < typename T > =ML6"jr  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~Xi_bTAyAW  
      { K)5'Jp@  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 4naL2 Y!  
    } ({=: N  
['%]tWT9  
    template < typename T1, typename T2 > z(]14250  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X2b<_j3  
      { A<ca9g3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6.? Ke8iC  
    } dKyJ.p   
} ; MONfA;64/  
4%wP}Zj#  
b e[KNrO  
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 ~_C[~-  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 S#+Dfa`8X  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) O>e2MT|#k  
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。 o.yuz+  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! p%) 1(R8qM  
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。。。 AF5.)Y@.  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 \Z0-o&;w  
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) eqz#KN`n#  
下面是修改过的unary_op Xq`|'6]/  
u,i~,M  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > y.6D Z  
class unary_op nO^aZmSu  
  { ^CZ!rOSv  
Left l; (jYHaTL6Y'  
  S;#S3?G  
public : ab ?   
Oga/  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} {fXD@lhi  
*nUD6(@g  
template < typename T > ((i%h^tGa;  
  struct result_1 +4G]!tV6  
  { 8[  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7UQFAt_r  
} ; YCvIB'  
$$7Mq*a>  
template < typename T1, typename T2 > p!5oz2RK  
  struct result_2 1eue.iuQ  
  { ' b41#/-  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9W3zcL8  
} ; X yi[z tN  
 JvFd2@  
template < typename T1, typename T2 > LQ T^1|nq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XB  
  { @~pIyy\_  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); B"rV-,n{  
} L{H` t{ A  
qN h:;`  
template < typename T > },9Hq~TA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wZv"tbAWLV  
  { KF^5 C  
  return OpClass::execute(lt(t)); P]]re,&R  
} jOL$kiW0  
aO :wedfl  
} ; H_gY)m  
MVdX  
D:`b61sWi_  
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 kSJWXNC  
好啦,现在才真正完美了。 '?]B ui  
现在在picker里面就可以这么添加了: O_%X>Q9  
\.c   
template < typename Right > LWG%]m|C  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ziUEA>m */  
  { ;&mefaFlWp  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); _*\:UBZx6  
} d{^9` J'  
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。 UIS\t^pJD  
b1An2 e[  
'qR)f\em  
c*o05pMS  
1?:/8l%V  
十. bind %j3XoRex><  
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。 Ox .6]W~  
先来分析一下一段例子 $['_m~ 2  
!S6zC >  
G 3))3]  
int foo( int x, int y) { return x - y;}  )l 0\TF  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Nl~'W  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 $07;gpZt  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 HRX}r$  
我们来写个简单的。 X>}-UHKV+  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 9FB k|g"U)  
对于函数对象类的版本: CUIFKM  
+<#0V!DM  
template < typename Func > Zy !^HS$  
struct functor_trait (jj=CLe  
  { sfb)iH|sW  
typedef typename Func::result_type result_type; u-v/`F2wN  
} ; L1P.@hJ  
对于无参数函数的版本: n*twuB/P 1  
)1#J4  
template < typename Ret > -U&k%X   
struct functor_trait < Ret ( * )() > p6)Jzh_/  
  { ?K5S{qG'O  
typedef Ret result_type; v6uXik  
} ; Jz"Yb  
对于单参数函数的版本: Rr>nka)U  
[PXv8K%]p  
template < typename Ret, typename V1 > Uwj|To&QR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Y!!w*G9b  
  { PfF5@W;E;  
typedef Ret result_type; !2 YvG%t^6  
} ; 3a|I| NP  
对于双参数函数的版本: -^C^3pms  
-zn$h$N4  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > d v8q&_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > [g<rzhC~=  
  { _x+)Tv  
typedef Ret result_type; z89!\Q  
} ; pNt,RRoR  
等等。。。 "rHcsuSEw  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 4i]h0_]  
_k'?eZB  
template < typename Func > aK|],L  
struct func_return 2~ [  
  { <V} ec1  
template < typename T > ,,}& Q%5  
  struct result_1 0j\} @  
  { }\#u~k!l  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :'6vIPN5  
} ; ya`Z eQ-p  
9(-f)$u  
template < typename T1, typename T2 > ~<Eu @8+_  
  struct result_2 >`E (K X  
  { &9j*Y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; eDkJ+5b  
} ; :{ 8,O-  
} ; 8uh^%La8b.  
,8Eg/  
fYgEiap  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 rt8"U <~  
NuEcTww  
template < typename Func, typename aPicker > uT#4"G9A[  
class binder_1 y=HM]EH>  
  { rq(9w*MW:  
Func fn; bukdyo;l  
aPicker pk; s:/Wz39SY3  
public : #[odjSb  
$j(laD#AR  
template < typename T > }.L:(z^L,Y  
  struct result_1 QgF2f/;!  
  { #MyF 1E  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8wH1x .  
} ; ^n%9Tu  
\281X  
template < typename T1, typename T2 > ka c-@  
  struct result_2 i;l0)q  
  { /#Gm`BT  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5K#<VU*:  
} ; )\PPIY>iP  
+T8h jOkC  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} z*ly`-!  
D~Rv"Hh  
template < typename T > Tebu?bj  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]39])ul  
  { <^n@q f}  
  return fn(pk(t)); V*,6_ -^l  
} nN'>>'@>  
template < typename T1, typename T2 > p3Z[-2I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K3;~|U-l  
  { Xs Ey8V  
  return fn(pk(t1, t2)); c&"OhzzJK'  
} ET\>cxSp  
} ; 49!(Sa_]j  
 i|!D  
Wr6y w#  
一目了然不是么? yc7 "tptfF  
最后实现bind INNTp[  
bbG!Fg=qQ?  
bMGU9~CeJ  
template < typename Func, typename aPicker > 6[T)Q^0`  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) FT;I|+H*P  
  { |Duf 3u  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); cv7.=*Kb;  
} rD!UP1Nb  
_m@+d>f_  
2个以上参数的bind可以同理实现。 3kW%,d*_  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 (nnIRN<}$  
/4>|6l=  
十一. phoenix yD yMI  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ' JAcN@q~z  
u`gY/]y!  
for_each(v.begin(), v.end(), Uqd2{fji=#  
( ~Q2,~9Dkc  
do_ SU7 erCHX  
[ L"It0C  
  cout << _1 <<   " , " [P3 Z"&  
] }JM02R~I  
.while_( -- _1), ekPn`U  
cout << var( " \n " ) ,|^ lqY  
) H=@S+4_bK  
); HV[*=Qi  
l<UJ@XID$  
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: _zG[b/:p  
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 |>v8yS5  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 se S)`@n  
那么我们就照着这个思路来实现吧: MT^krv(G  
?'mi6jFFh  
}kF*I@:g  
template < typename Cond, typename Actor > mNQ*YCq.  
class do_while nV_[40KP_  
  { ^$;5ZkQy  
Cond cd; !=p^@N7  
Actor act; .B_a3K4'{^  
public : 115zvW  
template < typename T > :^J'_  
  struct result_1 EMw biGV  
  { fctVJ{?  
  typedef int result_type; t}fU 2Yb  
} ; G|LcTV  
E>&oe&`o'  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} en8l:INX  
</li<1  
template < typename T > l.%[s6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3h4'DQ.g  
  { >mp" =Y  
  do 5^ e|802  
    { G]E-2 _t7  
  act(t); 7NP Ny  
  } mApl}I  
  while (cd(t)); q/dja  
  return   0 ; lQt* LWd[  
} (R^Ca7F  
} ; A08{]E#v>  
KBa   
+7$zL;ph=n  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). e) kVS}e?  
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。 vFH1hm  
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。 c n^z=?  
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。 GU]_Z!3  
下面就是产生这个functor的类: JAS!eF  
,H:{twc   
:=2l1Y[-G  
template < typename Actor > *K=Yrisz  
class do_while_actor >-4kO7.V  
  { zf?U q  
Actor act; $|H7fn(r  
public : V"W)u#4,  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} @WO>F G3  
{PQ!o^7y  
template < typename Cond > xYD.j~  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; vj+ S  
} ; Qh!h "]  
"Rq)%o$Z  
_?~)B\@~0  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 >o8N@`@VK-  
最后,是那个do_ 8\9s,W:5  
c@)}zcw*  
5 $:  q  
class do_while_invoker 5}he)2*uD  
  { Fy-|E>@]D  
public : . J.| S4D  
template < typename Actor > Y]9C8c)  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 50Y^##]&  
  { PtT$#>hx]  
  return do_while_actor < Actor > (act); )d"s6i  
} ` EgO&;1D)  
} do_; kz?m `~1  
FX:'38-fk  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? X.hV MX2B  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 YMIX|bj6Y  
最后来说说怎么处理break和continue +,A7XBn  
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。 ~4C:2  
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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