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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda }ee3'LUPX  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 k8cR`5 @PK  
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, iztgk/(+G  
!Wy&+H*0  
>n1UK5QD  
|=W>4>  
  class filler [P]M)vJ**  
  { 3Qp6$m  
public : c~6ywuq+M`  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} {@s6ly].  
} ; $>Gf;k  
[3qJUJM  
;cb='s  
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: BJqb'H jd  
:ra[e(l9  
`g{eWY1l  
[Uj,, y.wB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); YL[y3&K  
<4^y7]] F  
u%Z4 8wr  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 e)i-$0L"  
K%SfTA1TCB  
u@zT~\ h*  
"T}HH  
二. 战前分析 M[e{(iQ:  
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。 luz,z( v  
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 !m9g\8tE  
ul"Z% 1]  
vmW`}FKW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4Cvo^k/I  
  /* --------------------------------------------- */ (e<p^T J]  
vector < int *> vp( 10 ); `2'*E\   
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); =g=Vv"B_  
/* --------------------------------------------- */ 1+-F3ROP  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 5jTA6s9zA  
/* --------------------------------------------- */ ^AO2%09.S  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 0%3T'N%  
  /* --------------------------------------------- */ C+gu'hD  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 1i Q(q\%  
/* --------------------------------------------- */ 5zt5]zl'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); l_2YPon  
h5))D!  
+:z%#D  
y|WOw(#  
看了之后,我们可以思考一些问题: CS"p3$7,  
1._1, _2是什么? P?y{ 9H*  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 S_Vquw(+  
2._1 = 1是在做什么? ?[lKft  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 -AKbXkc~\  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 a0  w  
?\a';@h  
,Ne v7X[0  
三. 动工 {1GIiP-U  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: "~IGE3{  
nm<S#i*  
]8opI\  
-} +PE 4fh  
template < typename T > !i=k=l=  
class assignment D&8*4>  
  { >Wj8[9zf  
T value; bvo }b-]E  
public : cp+eh  
assignment( const T & v) : value(v) {} @'S !G"\  
template < typename T2 > }$s._)a  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } r}t%DH  
} ; uC1v^!D  
Y F W0  
%W$?*Tm  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ?^: xNRE$j  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 1;+(HB  
q5~fU$ ,  
vu)V:y  
DFqVZ   
  class holder jyjK~ !0  
  { h,'m*@Eg  
public : )W![TIp  
template < typename T > .fS1  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Lmyw[s\U  
  { 6z+*H7Qz  
  return assignment < T > (t); No)@#^  
} =7U 8`]WA  
} ; $ZE"o`=7  
%MN>b[z  
fkr; a`<W  
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: <1E* wPm8  
Gt?ckMB  
  static holder _1; $e![^I]`  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 dp>LhTLc  
$RV'DQO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -ID!kZx  
而不用手动写一个函数对象。 n15lX,FI  
C`C$i>X7^  
O7T wM Yh  
&k {1N.  
四. 问题分析 Yy8%vDdJO  
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。 jQ Of+ZE  
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。 ^2um.`8  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 `LCxxpHi|  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 _6Fj&mw(u  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 }U7 ><I  
8I=migaxP  
五. 问题1:一致性 |;P9S  
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?| ?QCHkhU  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Y<-dd"\  
0@8EIQxK"  
struct holder _}wy|T&7k&  
  { 4 5\%2un  
  // _zj}i1!E"  
  template < typename T > LP:C9 Ol\  
T &   operator ()( const T & r) const EK}f-Xei  
  { DvvjIYB~  
  return (T & )r; u-E*_% y  
} KcX] g*wy  
} ; g4*]R>f  
20H$9M=}  
这样的话assignment也必须相应改动: vZpt}u  
*a4nd_!  
template < typename Left, typename Right > Y$?<y   
class assignment slMWk;fmD}  
  { `ynD-_fTN  
Left l; Y: XxTa*  
Right r; `l95I7  
public : A?*_14&  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ro4 XA1  
template < typename T2 > KBo/GBD]|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } nr<&j#!L  
} ; hUy\)GsT  
I 0}+}{M:  
同时,holder的operator=也需要改动: `7zNVYur8  
}$|uIS  
template < typename T > ZKa.MBde  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const D0=H&Z[  
  { @l:\Ka~TS  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); u;*Wc9>sU  
} &Rx-zp&dJ  
fu95-)M  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 0@ 9em~  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 NPM}w!  
+LM /< l  
return l(rhs) = r; k%Q>lf<e   
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 !fcr3x|Y~M  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: +<P%v k  
')/yBH9mR  
template < typename Tp > Dh|8$(Jt  
class constant_t =@>[  
  { z`D;8x2b  
  const Tp t; ggUJ -M'2h  
public : n1xN:A  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ?qt>;o|Ue  
template < typename T > 8j} CP  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const p}NIZ)]$  
  { "7pd(p *C  
  return t; S 5Q$dAL  
} 4=>4fia&D  
} ; Py[Z9KLX  
^ cn)eA  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ` AA[k  
下面就可以修改holder的operator=了 eJrJ5mlI`  
H}QOoXWkg  
template < typename T > V[Jd1T  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const D@(Y.&_  
  {  `Up Zk?k  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 8ctUK|  
} Yl+r>+^  
Ii,Lj1Q  
同时也要修改assignment的operator() Z`5v6"Na  
L+PrV y  
template < typename T2 > 1wl8  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } yU~OfwQ  
现在代码看起来就很一致了。 ]kuMzTH  
SPxgIP;IR  
六. 问题2:链式操作 F.b;O :  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 sSC yjS'T  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 c"3 a,&  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。  Yq.Cz:>b  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 8#w}wGV*  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct )} y1  
eXI^9uH  
template < typename T > 2c.~cNx`q[  
struct result_1 /u }AgIb  
  { E3\O?+ h#  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; A`4j=OF\  
} ; :mU,g|~55  
42?X)n>  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Pgs^#(^>  
c_]$UM[7L  
template < typename T > 95,y@~ *]  
struct   ref 9Kw4K#IqQ  
  { 2bS)|#v<_t  
typedef T & reference; '~3a(1@8  
} ; :cmfy6h]  
template < typename T > O1Gd_wDC/i  
struct   ref < T &> SB1\SNB  
  { m Kwhd} V  
typedef T & reference; 9qe6hF/29  
} ; x)wIGo  
f$mfY6v  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: %Lexu)odW  
;6I{7[  
template < typename T >  ] }XK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 0sq1SHI{  
  { `J^J_s  
  return l(t) = r(t); yG5T;O&  
} "PBUyh-Z  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 'g8~539{&  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 SnRTC<DDh  
}*m:zD@8$  
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 9N|O*h1;u  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: c xdhG"  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 2+Z2`k]AC  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 <`sVu  
最后的布局是: wxARD3%  
                Add gOZ$rv^g  
              /   \ '}*5ee](S  
            Divide   5 rp.S4;=Q9  
            /   \ |lIkmW{  
          _1     3 ,8g~,tMr+  
似乎一切都解决了?不。 XB-pOtVm  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 zPU& }7  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 A+3@N99HeH  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 6I(y`pJ  
Zr_{Z@IpU  
template < typename Right > MI|DOp  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const \BaN?u)a  
Right & rt) const '|<+QAc  
  { |C@)#.nm[  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); lNQt  
} n *%<!\gJ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 34 W#  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 2i#wJ8vrF  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 \pB"R$YZ6  
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。 ?'p`Qv  
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。 eMVfv=&L<3  
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? b&A+`d  
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: Xvm.Un< N  
1`2n<qo  
template < class Action > |HJdpY>Uu  
class picker : public Action `~[zIq:}7  
  { Deq~"  
public : '5KgRK"  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Ze'AZF  
  // all the operator overloaded s,N%sO;  
} ; to^ &:  
D Y($  
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。 ,)XT;iGQe  
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: Y:]~~-f\~  
dfGdY"&  
template < typename Right > ZPn`.Qc  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const EkM?Rs  
  { q(e&{pbM)  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;Aiuy{<  
} |x 2>F  
0]{h,W3]@[  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > bV&/)eqv  
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。 a_m P$4T  
4s~Y qP{K  
template < typename T >   struct picker_maker ox] LlRK  
  { |uQJMf[L)  
typedef picker < constant_t < T >   > result; qr$=oCqa  
} ; s d>&6 R^  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > kg7oH.0E  
  { \&]'GsfF  
typedef picker < T > result; cUaLv1:HI  
} ; R~CQ=KQ.  
eCMcr !.  
下面总的结构就有了: Gk*Mx6|N  
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。 1?`,h6d*=  
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。 q*TH),)J  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 "0+_P{w+  
至此链式操作完美实现。 9M:wUYHT  
HQK%Y2S  
M5HKRLt  
七. 问题3 *f$mSI=  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 f GE+DjeA  
Y.3]vno?X  
template < typename T1, typename T2 > Wu<  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 97e fWYj  
  { B%Dy;zdWd/  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); tX cc#!'4C  
} G6_Kid}"q  
K7Kd{9-2  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: <)n1Z[4  
Axhe9!Fm  
template < typename T1, typename T2 > }XWic88!~  
struct result_2 /}-]n81m  
  { {7[^L1  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; "2)<'4q5)  
} ; RtGETiA\b  
]y@9 z b  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? L{ ?& .iA  
这个差事就留给了holder自己。 z9U<Z^4z+  
    Vc$x?=  
_+N*4  
template < int Order > Ku*@4#<L6h  
class holder; ! ]&a/$U  
template <> OljUK,I]  
class holder < 1 > 6 9ia #  
  { U_m<W$"HF  
public : m.EI("n"J  
template < typename T > XL>Vwd  
  struct result_1 pvQw+jX  
  { :h=];^/E  
  typedef T & result; 2)h i(  
} ; I1BVqIt1i  
template < typename T1, typename T2 > *L%HH@] %_  
  struct result_2 YTpSR~!Rj  
  { G$}\~dD  
  typedef T1 & result; JGX E{FT  
} ; _W/s=pCh  
template < typename T > f ySzZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const mEv<r6qDT  
  { VmHok  
  return (T & )r; N\l\ M  
} _N$3c<dY'  
template < typename T1, typename T2 > z 3fS+x:E{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .slA }  
  { c<wsWs 4V  
  return (T1 & )r1; r#JE7uneT  
} ++-HdSHY  
} ; nZ>qM]">u  
8]]uk=P  
template <> "n," >  
class holder < 2 > xmb]L:4F  
  { IkFrzw p  
public : c^><^LGb  
template < typename T > ?<]BLkx  
  struct result_1 a&6 3[p.<}  
  { AIR,XlD  
  typedef T & result; =21$U[  
} ; |Nd!+zE$Z  
template < typename T1, typename T2 > ;"-(QE?Mv  
  struct result_2 & V^ Z  
  { H)}>&Z4  
  typedef T2 & result; cKdn3 2Y4  
} ; rE;*MqYt&  
template < typename T > yhJH3<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const v{Al>v}}n  
  { O $'# 8  
  return (T & )r; ?>cx; "xF  
} LdwWB `L  
template < typename T1, typename T2 > I?uU }NK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %%)"W n#`  
  { >0DQ<@ot:  
  return (T2 & )r2; t,#7F$t  
} jOa . h  
} ; ^=.R#zrc  
D+P(  
F{0Z  
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> >。 BaZ$pO^  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 'FgBYy/  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: _t|| v  
X0Y1I}gD  
return l(i, j) = r(i, j); 7n9&@D3 :P  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ,dhJ\cQ~  
L15?\|':Y  
  return ( int & )i; nICc}U?k  
  return ( int & )j; K'%2'd  
最后执行i = j; zsFzF`[k  
可见,参数被正确的选择了。 xHq"1Vs=  
U(P^-J<n1  
y G)xsY V  
Xyy;BO:  
i'OFun+-,  
八. 中期总结 px8988X  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: a$r- U_?  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 r&oR|-2hRk  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 .A<G$ db ?  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor /2l&D~d"  
Z8E-(@`q5Q  
Yz]c'M@  
(RVe,0y  
o}$uP5M8q  
7aRtw:PQn  
九. 简化 fqrQ1{%UH  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ?g^42IYG  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 `|coA2$rw  
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: k>E^FB=  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 fb-Lp#!T39  
  +-*/&|^等 q;Tdqv!Ju  
2. 返回引用。 pqe7a3jr  
  =,各种复合赋值等 |eykb?j`  
3. 返回固定类型。 uzg(C#sp  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) WJWi'|C4  
4. 原样返回。 k-IL%+U  
  operator, m:B9~ lbT+  
5. 返回解引用的类型。 :B{Wf 2<z  
  operator*(单目) 3}aKok"k  
6. 返回地址。 8C]K36q  
  operator&(单目) )Tjh  
7. 下表访问返回类型。 @W}cM  
  operator[] b .I_  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Z,zkm{9*  
  operator<<和operator>> }py)EI,U  
B-^r0/y;  
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。 2[~|#0x  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: W*S}^6ZT`  
"| Oj!&0  
template < typename Left > pHQrjEF*  
struct value_return +7\$wc_1I@  
  { g)$/'RB  
template < typename T > \]C_ul'  
  struct result_1 "uCO?hv0  
  { -V g(aD  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; =mR~\R( I  
} ; T_R2BBT v  
yPY}b_W  
template < typename T1, typename T2 > '8%jA$o\g  
  struct result_2 Y TpiOPf  
  { PAng(tubl  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 8tfM,.]_i  
} ; &O +?#3  
} ; OQW%nF9~  
Kzwbr?&z  
a+'k#m  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait "&Hr)yyWG  
a-e_q  
下面我们来剥离functor中的operator() "I)/|x\G*  
首先operator里面的代码全是下面的形式: u7&q(Z&&O  
+YZ*>ki  
return l(t) op r(t) F m?j-'  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) b@QCdi,u  
return op l(t) <fHJ9(5$V  
return op l(t1, t2) )<Fq}Q86  
return l(t) op w*?SGW  
return l(t1, t2) op %xt;&HE  
return l(t)[r(t)] ~c,CngeL0  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] nuKcq!L  
"@z X{^:  
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: ^H"o=K8=  
单目: return f(l(t), r(t)); &F- \t5X=i  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); QPX&P{!g  
双目: return f(l(t)); y1{TVpN  
return f(l(t1, t2)); = 6Fpixq>  
下面就是f的实现,以operator/为例 )ifjK6*  
RW{y.WhB  
struct meta_divide U$yy7}g  
  { Qy ghNImp  
template < typename T1, typename T2 > }7non  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) b5Q|$E   
  { hrNB"W|?x  
  return t1 / t2; L4DT*(;!E  
} f=k_U[b4>  
} ; 0$A^ .M;  
.n n&K}h  
这个工作可以让宏来做: gY'-C  
u6nO\.TTtY  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ +m9ouF  
template < typename T1, typename T2 > \ acrR  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; AH{#RD  
以后可以直接用 cY5w,.Q/!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) eFh7#~m  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 6Hbu7r*tm  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) g,9&@g/  
3v@h&7<E  
}u9#S  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ?g\emhG  
(C;Q<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Rh}}8 sv  
class unary_op : public Rettype HYg! <y  
  { h1t~hrq  
    Left l; C.BlB  
public : 2HUw^ *3  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} }?\^^v h7  
7fI2b,~  
template < typename T > 7nm'v'\u+V  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,,SV@y;  
      { hK,a8%KnFA  
      return FuncType::execute(l(t)); H;R~d%!b  
    } 6hMKAk  
#f [}a  
    template < typename T1, typename T2 > #c!rx%8I  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v,C~5J3h)  
      { zauDwV=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); o%bf7)~s  
    } |1GOm=GNK  
} ; 6Df*wi!jI  
,<N{Y[n]e  
HfZ^ED"}  
同样还可以申明一个binary_op 0 N"N$f  
'W,*mfB  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > IyI0|&r2A  
class binary_op : public Rettype q{&\nCy  
  { 0-~s0R89A  
    Left l; =A!r ZG  
Right r; ta6>St7.  
public : l\F71pwSI  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} V@ g v  
[YP{%1*RM  
template < typename T > [GPCd@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y XKddD  
      { s`ZP2"`f  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); $*VZa3B\  
    } 06O_!"GD}  
|h }4J  
    template < typename T1, typename T2 > \-pqqSy  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3dSb!q0&N  
      { ,]:Gn5~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~`Rar2%B  
    } ?JG^GD7D  
} ; D2g/P8.<A  
d<+hQ\BF,  
w >2sr^!y  
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 8\"Gs z  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Y)DAR83  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) a2Nxpxho  
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。 |_ +#&x  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! AT)b/ycC  
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。。。 $|xSM2  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 n\)1Bz  
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) F~i ~%f,  
下面是修改过的unary_op 4(s HUWT  
d!w3LwZ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > u7^(?"x  
class unary_op ~+j2a3rv-{  
  { P3`$4p?  
Left l; 0PqI^|!  
  qEuO@oE  
public : &e6UEG  
(8aj`> y  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,#FP]$FK  
gyD;kn\CP  
template < typename T > i(pHJP:a:  
  struct result_1 i^e8.zgywF  
  { D HT^.UM28  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3rB0H   
} ; ,,BP}f+l$  
=/_uk{  
template < typename T1, typename T2 > +}N'Xa/Jt  
  struct result_2 t/Y0e#9,  
  { Bcarx<P-p  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4xEw2F  
} ; mE`qA*=?  
C+uW]]~I)  
template < typename T1, typename T2 > .=9WY_@SZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :^PksR  
  { PWyf3  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); |dqHpogh  
} y/y~<-|<@  
D/f 4kkd  
template < typename T > MW6z&+Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DrKB;6  
  { H)i|?3Ip  
  return OpClass::execute(lt(t)); "5Y6.$Cuf!  
} iX6>u4~(  
Vn4wk>b}$2  
} ; :u./"[G  
7dcR@v`c  
*s*Y uY%y  
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 \?>M?6D  
好啦,现在才真正完美了。 IC&P-X_aP  
现在在picker里面就可以这么添加了: ^e_LnJ+  
i ? ~-%  
template < typename Right > n'v\2(&uYN  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const -z~!%4 a  
  { Ac|\~w[\  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); <BED&j!qvP  
} ~<f[7dBv  
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。 _0v+'&bz  
K\rQb  
itP`{[  
jZzTnmm&?  
1'\QD`M9^  
十. bind X0u,QSt' O  
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。 q9_ $&9  
先来分析一下一段例子 1f}(=Hv{  
uD>=  
\O;2^  
int foo( int x, int y) { return x - y;} bO2?DszT5  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 *$g!/,  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 k_L`  
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。 GeTk/tU  
我们来写个简单的。 nFNRiDx  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: *u1q7JFQk  
对于函数对象类的版本: &jHsFS  
v^b4WS+.:  
template < typename Func > "vSKj/]  
struct functor_trait NC%hsg^0/  
  { 4}h}`KZZ  
typedef typename Func::result_type result_type; 7Hr_ZwO/^  
} ; C)z4Cn9#  
对于无参数函数的版本: "0PrdZMx  
W~'xJ  
template < typename Ret > )"pvF8JR%3  
struct functor_trait < Ret ( * )() > k?14'X*7yu  
  { n(J>'Z  
typedef Ret result_type; RyJy%| \-S  
} ; xKG7d8=  
对于单参数函数的版本: 3$nK   
^obuMQ;  
template < typename Ret, typename V1 > 9pqsr~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ZpVkgX4  
  { rk W7;!  
typedef Ret result_type; 5, 1<A@H  
} ; 0cq@lT6  
对于双参数函数的版本: .how@>:P+  
93HVx#  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > (QiA5!wg  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > =Z  
  { V ql4*OJW  
typedef Ret result_type; qT@h/Y  
} ; |nZ^RCHog  
等等。。。 aDK b78 1d  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy r%?-MGc  
$+'H000x  
template < typename Func > T+v*@#iJ_  
struct func_return WFOJg&  
  { HeAXZA,  
template < typename T > dtC@cK/,D  
  struct result_1 Ai < beUS  
  { |6*Bu1  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Tu#;Y."T  
} ; X ."z+-eh  
m}uOBR+  
template < typename T1, typename T2 > b&U1^{(  
  struct result_2 '`P%;/z  
  { Y[6T7eZ0g  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; J,yKO(}<C  
} ; (`.OS)&  
} ; XP@dg4Z=z  
ep"[; $Eb  
J:m/s9r  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 JXK\mah  
X&pYLm72;  
template < typename Func, typename aPicker > N `|A  
class binder_1 'Rn-SD~gIr  
  { pbzFzLal  
Func fn; 8}  B  
aPicker pk; W`;;fJe  
public : kh W.  
zeHF-_{  
template < typename T > U>E: Ub0r  
  struct result_1 {cm?Q\DT  
  { xol%\$|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; =X4Fn^w"4O  
} ; zuvPV{ X  
~=|}!A(  
template < typename T1, typename T2 > N)X Tmh2v|  
  struct result_2 '47 b"uV  
  { !g|O.mt  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; b/'bhE=  
} ; d05xn7%!{  
,Xn2xOP  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} n%&L&G  
Ay16/7h@hi  
template < typename T > Hf`i~6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uY& 1[(Pb  
  { /f3/}x!po  
  return fn(pk(t));  =_dM@j  
} ^[?y 2A:  
template < typename T1, typename T2 > *-T.xo  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ei4^__g\'  
  {  =}`d  
  return fn(pk(t1, t2)); ic2 D$`M  
} u&:N`f  
} ; = l`)b  
NIV}hf YF  
Pd91<L  
一目了然不是么? z#tIa  
最后实现bind iq; | i!  
C*Vm}|)  
{D4FYr J  
template < typename Func, typename aPicker > 6@N,'a8r  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 8Qg10Yjy  
  { 3(BL  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); X0.H(p#s  
} /Q1*Vh4  
5)#j}`6  
2个以上参数的bind可以同理实现。 yfG;OnkZ  
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。 46:<[0Psl/  
u H[WlZ4  
十一. phoenix aCG rS{  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 0?7yM:!l  
PIri|ZS  
for_each(v.begin(), v.end(), C >*z^6Gz  
( is<:}z  
do_ .vu7$~7  
[ \o>-L\`O  
  cout << _1 <<   " , " C]ss'  
] b"I#\;Ym  
.while_( -- _1), 2 2v"?*  
cout << var( " \n " ) V!Wy[u  
) h.\I tK{)  
); Tv``\<   
!nBbt?*  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: c!Hz'W  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Bz]tKJ  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 <o(;~  
那么我们就照着这个思路来实现吧: t<!m4Yd|#  
fd)8lK[KJ"  
R]"Zv'M(AM  
template < typename Cond, typename Actor > qed_PsI  
class do_while 6Og@tho  
  { (?qCtLZ  
Cond cd; Sy8t2lk  
Actor act; =3bk=vy  
public : !l'nX  
template < typename T > 8~'cP?  
  struct result_1 iXWHI3  
  { !<w6j-S  
  typedef int result_type; S@qPf0dL<  
} ; K"!rj.Da  
&f.5:u%{b  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} F-;JN  
O/~T+T%  
template < typename T > FQWjL>NB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UFB|IeX?q  
  { YgEd%Z%4  
  do  /~"-q  
    { .eJKIck  
  act(t); Vl5r~+$|  
  } Igo`\JY  
  while (cd(t)); 5U?O1}P  
  return   0 ; .O- )m'5  
} 5Q10Ohh  
} ; ZX_QnSNZ?  
mI lg=8:  
?_]Y8f  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). q`e0%^U  
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。 kepuh%KY[  
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  
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。 #/qcp|m  
下面就是产生这个functor的类: iA[T'+.Y  
fG2)r  
>{^_]phlb  
template < typename Actor > !.R-|<2|6  
class do_while_actor neEqw +#Z  
  { BVal U  
Actor act; ( fFrX_K]  
public : |gk*{3~y  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} |.; N_i  
Q 8]X  
template < typename Cond > i;HXz`vT7  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; LW=qX%o{  
} ; =9&2udV1  
JQ+Mg&&Q  
48p3m) 5  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 KDN#CU  
最后,是那个do_ oIrc))j,$  
ckX8eg!f  
L91(|gQP  
class do_while_invoker %jAc8~vW?  
  {  U#f*  
public : Zl5DlRuw  
template < typename Actor > br\3}  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const N<#J!0w  
  { k7Nx#%xx  
  return do_while_actor < Actor > (act); M.g2y&8  
} >Iij,J5i  
} do_; v8-szW).  
UB@(r86 d  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? J.~@j;[2  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 }Z <I%GT  
最后来说说怎么处理break和continue "|6(.S+o  
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。 S%RxYJ(  
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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