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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda NL"w#kTc()  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 7#g<fh  
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, ;|CG9|p  
><)fK5x  
0B5d$0  
z9zo5Xc=  
  class filler M !rw!,g  
  { m&Y?]nbq  
public : G;AV~1i:~  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} W6yz/{Rf  
} ; 9:Z|Z?>?  
t3.I ` Z  
MV?sr[V-oP  
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: 1[". z{V3*  
^cojETOv  
GS!1K(7  
\j vS`+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); p"NuR4   
[\"<=lb`  
\H/}| ^+@  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ,Q8h#0z r  
;;zd/n2b  
95-%>?4  
 w"h'rw  
二. 战前分析 ]Ai!G7s8P  
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。 ]8XIw`:f  
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 G*^4 CJ  
4"V6k4i5  
&. "ltB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); { *Wc`ZBY  
  /* --------------------------------------------- */ `b[@GGv  
vector < int *> vp( 10 ); 8t& 'Yk  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); G#z9=NF~V  
/* --------------------------------------------- */ +PHuQ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ;DI"9  
/* --------------------------------------------- */ ?Q}3X-xy  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ! 9=Y(rb  
  /* --------------------------------------------- */ Qkg([q4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); N_y#Y{c{(  
/* --------------------------------------------- */ xh!aB6m8R  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); lJBZ0  
9B1bq#  
i8(n(  
Y/34~lhyl  
看了之后,我们可以思考一些问题: Z-z(SKL  
1._1, _2是什么? 78u=Jz6  
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。 X\]Dx./  
2._1 = 1是在做什么? {Gr"oO`&"  
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。 \&%y4=y<sE  
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。 FGRG?d4?h  
o(Ro/U(Wu  
vjXCArS  
三. 动工 F}_Zh9/$(  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Kl+4A}Uo  
hUMFfc ?  
e\i}@]  
'lR f  
template < typename T > l`RFi)u~&  
class assignment }{ "RgT-qG  
  { o|c"W}W  
T value; *Ja,3Qq  
public : O6r.q&U  
assignment( const T & v) : value(v) {} ou'|e"tI  
template < typename T2 > |0a GX]Y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ` oXL  
} ; I K Dh)Zm  
rZ7)sE5L  
Zl`sY5{1  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 "0l7%@z*)q  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment m3iB`  
>{kPa|  
W/I D8+:i  
v_ W03\  
  class holder Kkz2N  
  { } T<oLvS  
public : AA0zt N  
template < typename T > ]$96#}7N  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const $ *^E  
  { ;X2(G  
  return assignment < T > (t); wPU<jAQyp  
} ^5![tTJ  
} ; fTc ,"{  
zE<GwVI~  
Zr@G  
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: auT$-Ki8  
t#[u X?  
  static holder _1; jo8;S?+<|?  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Z ]WA-Q6n  
)|zna{g\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -a$7b;gF  
而不用手动写一个函数对象。 d[.JEgU  
ew cgg  
(" >gLr  
13T0"}  
四. 问题分析 )z#M_[zC>  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 \V,;F!*#G  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 iy_\1jB0  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 QWBQ 0#L  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 \LS+.bp%  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 |.Pl[y  
MO$ dim>  
五. 问题1:一致性 /RmHG H!  
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?| 1$Pn;jg:  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 kDG'5X;+  
W<D(M.61A  
struct holder ;|LS$O1c  
  { 5CsJghTw  
  // 6uijxia  
  template < typename T > ep<2u x  
T &   operator ()( const T & r) const ZSTpA,+6  
  { k&1~yW  
  return (T & )r; QAy9RQ0  
} RZ[r XV5  
} ; d6.9]V?  
FT* o;&_QS  
这样的话assignment也必须相应改动: %8V/QimHU  
GBZx@B[TY  
template < typename Left, typename Right > WM}bM] oe  
class assignment \8!&X cA  
  { /N ^%=G#  
Left l; $W8  
Right r; ;Db89Nc$  
public : P~0d'Oi  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4565U  
template < typename T2 > |^ml|cb  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } <oS k!6*  
} ; e.0vh?{\  
<bf^'$l  
同时,holder的operator=也需要改动: BV&}(9z  
kl|KFdA;  
template < typename T > 3 SQ_9{  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const qb ^4G  
  { T!hU37g h?  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); )^^r\  
} *Df|D/,WE  
&Sc}3UI/F  
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。 I@ch 5vl4  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ~`{HWmah  
{nbD5 ?   
return l(rhs) = r; AO'B p5:Q  
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。 %&^F.JTt\  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: C/[2?[  
 -[a0\H  
template < typename Tp > (0"9562  
class constant_t AdB5D_ Ir  
  { Ah &D5,3  
  const Tp t; $Tq-<FbM)  
public : yi7-[W}  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} F5J=+Q%8[&  
template < typename T > ^G# =>&,  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const >U9!KB  
  { r}QW!^F  
  return t; a7q-*%+d5  
} Xig+[2zS  
} ; tGD$cBE  
Xt8;Pl  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 FQ?H%UcW  
下面就可以修改holder的operator=了 5gV8=Ml"V  
,_Fq*6  
template < typename T > ^#S  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 5D]%E?ag  
  { "F|OJ@ M  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); eF}Q8]da  
} %I%F !M  
T |'Ur #  
同时也要修改assignment的operator() d+ih]?  
?i(Tc!  
template < typename T2 > u3 ?+Hu|*T  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ygUvO3Z  
现在代码看起来就很一致了。 S,3e|-&$  
,vW.vq<{q3  
六. 问题2:链式操作 akBR"y:~:H  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ,h5.Si>  
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。 _QBd3B %  
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。 ss,t[`AV{  
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。 YT, 1E>rd  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Fm,A<+l@u  
+tkd($//  
template < typename T > ERGDo=j  
struct result_1 R.|fc5_"+  
  { %nOBsln  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Ps<)?q6(  
} ; Y: KB"H  
x7Ly,  
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: ;b cy(Fp,\  
U`<EpO{j|  
template < typename T > u/ y`M]17  
struct   ref U`:#+8h-}  
  { i3;Z:,A4NN  
typedef T & reference; W3*WR,z  
} ; V[+ Pb]  
template < typename T > Cl<` uW3  
struct   ref < T &> PM=I  
  { p5)A"p8"9,  
typedef T & reference; xfO!v>  
} ; !pw%l4]/t  
S][: b  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ]ueq&|  
z ;y2 2  
template < typename T > N;-+)=M,rf  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const e d4T_O;  
  { 8dIgw  
  return l(t) = r(t); A>7'W\R  
} lJKhP  
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。 XuR!9x^5  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 B{s[SZ  
rI; e!EW  
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 $3Wl~ G}  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: tPC8/ntP8  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 \^N9Q9{7]  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 VC>KW{&J0  
最后的布局是: ((EN&X,v  
                Add <diI*H<G  
              /   \ _jU6[y|XLh  
            Divide   5 4y 582u6^  
            /   \ L\y,7@1%AT  
          _1     3 /d'^ XYOC  
似乎一切都解决了?不。 _u{D#mmO  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 @YpA'cX7  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 h5Qxa$Oq  
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: K{M_ 4'\  
e *;"$7o9  
template < typename Right > g"# R>&P  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const vhWj_\m  
Right & rt) const tEiN(KA!5  
  { (X>r_4W$  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _i}6zxqw  
} bhe|q`1,E  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 )_xM)mH  
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。 Sm+Ek@Ax  
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。 YfxZ<  
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。 Q9%N>h9  
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。 qG=`'%,m  
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? ;\Wg>sq  
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: ^Y #?@  
/Pg66H#RUf  
template < class Action > ;K$E;ZhPN  
class picker : public Action X5>p~;[9  
  { J"6_H =s   
public : "5Kx]y8  
picker( const Action & act) : Action(act) {} a&XURyp  
  // all the operator overloaded ub,Sj{Mq"  
} ; >K50 h  
oh& P Q{  
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。 ) I-8 .  
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: ?1OS%RBF  
)2bPu[U  
template < typename Right > (]mN09uE  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const dx Mz!  
  { k*z)AR  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9-bDgzk   
} KS(s<ip|  
*QAK9mc  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > pw- C=MY]  
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。 p@r~L(>+3  
"'6KQnpZ  
template < typename T >   struct picker_maker s|EP/=9i  
  { xQaN\):^8  
typedef picker < constant_t < T >   > result; (F$q|qZ%  
} ; [[[p@d/Y  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > \n:'>:0X!  
  { <5C3c&sds  
typedef picker < T > result; WnUYZ_+e!  
} ; (hd2&mSy  
'H*S-d6V  
下面总的结构就有了: q\mVZyj  
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。 AbLOq@lrK  
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。 Du[$6  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 \'E%ue_<9  
至此链式操作完美实现。 ~p oy`h'  
5&+ qX 2b  
x\x>_1oP  
七. 问题3 zy+|)^E  
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。 nuKjp Ap!  
F S1<f:  
template < typename T1, typename T2 > Bv!j.$0d{  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }@a_x,O/x}  
  { m./lrz  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); hQ8/-#LO_  
} MH!'g7iK8  
A9$q;8= <  
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: gZ/M0px  
>,32~C  
template < typename T1, typename T2 > x*bM C&Ea  
struct result_2 m:Z=: -x  
  { }2V|B4  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 6^UeEmjc  
} ; b/5;377_  
[y=k}W}z  
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? <\2,7K{{+;  
这个差事就留给了holder自己。 X^fMt]  
    S37Bl5W  
(K^9$w]tf  
template < int Order > -4;{QB?  
class holder; {gK i15t  
template <> ,j9}VnW)  
class holder < 1 > !t~S.`vF  
  { />K$_T/]  
public : ]rC6fNhQ  
template < typename T > LnrR#fF]Z  
  struct result_1 & UL(r  
  { im4V6 f;%  
  typedef T & result; GfL}f9  
} ; _%z)Y=Q  
template < typename T1, typename T2 > f>-OwL($P  
  struct result_2 QZt/Rm>W0  
  { /Q})%j1S0  
  typedef T1 & result; 1th|n  
} ; m0XK?;\V  
template < typename T > KzI$GU3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &Q(Q/]U~  
  { IkL|bV3E0  
  return (T & )r; tezsoR!.ak  
} 7PHvsd"]p  
template < typename T1, typename T2 > VO#]IXaP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const YDC[s ^d5  
  { li%=<?%T  
  return (T1 & )r1; {$oZR" MP  
} L ?4c8!Q  
} ; IEjKI"  
P0k|33;7L  
template <> {cq; SH  
class holder < 2 > =n i&*&  
  { s)]i0+!  
public : FzA_-d/_dg  
template < typename T > E/Eny 5  
  struct result_1 W446;)?5  
  { :7@"EW  
  typedef T & result; Yg<o 9x$  
} ; Euk#C;uBg  
template < typename T1, typename T2 > k "'q   
  struct result_2 )=[K$>0k  
  { bx!Sy0PUJ  
  typedef T2 & result; ZQsE07  
} ; 6V*@ {  
template < typename T > ^['%wA%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 573wK~9oMh  
  { K3!|k(jt  
  return (T & )r; no)Spo'  
} V-O49  
template < typename T1, typename T2 > O]4!U#A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3E y#?   
  { mQ('X~l  
  return (T2 & )r2; m/cbRuPWgP  
} 8y/YX  
} ; * 8kg6v%  
=_D82`p  
!M)!  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 q !EJs:AS  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: }8fxCW*|  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: MDGcK/$')f  
i ao/l  
return l(i, j) = r(i, j); "n7rbh3VW  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) E )09M%fe  
n<"?+bz"<  
  return ( int & )i; x,5$VLs\+  
  return ( int & )j; ?G* XZ0u~  
最后执行i = j; V`pTl3  
可见,参数被正确的选择了。 1LJ ?Ka[_*  
~i fq_Ag.  
+T"kx\<  
U@ALo  
d[kb]lC  
八. 中期总结 1AjsAi,7;2  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: |pqLwnOu  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 NQ'^ z  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 tURIDj%#p  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor G|4vnIS  
0{BPT>'  
Y)hLu:P]  
e,Gv~ae9  
_B 8e 1an  
pyT+ba#  
九. 简化 -=Q_E^'  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 awHfd5nRS  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 -,TBUWg  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 83412@&  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。  +h9U V  
  +-*/&|^等 hIXGfvUy  
2. 返回引用。 2GqPS  
  =,各种复合赋值等 J.$<Lnt>u  
3. 返回固定类型。 9x;/q7  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) zv@'x nY]  
4. 原样返回。 xp)#a_}  
  operator, (e= ksah3>  
5. 返回解引用的类型。 dsR{ P,!  
  operator*(单目) { )'D<:T  
6. 返回地址。 ![7v_l\Q  
  operator&(单目) \S=!la_T@m  
7. 下表访问返回类型。 ~H@':Mms.h  
  operator[] Rb#Z'1D'G  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 yx{Ac|<mR  
  operator<<和operator>> 6N~ jt  
Kp ~k!6x  
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。 :54|Z5h|  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ;FMK>%Zq  
rHT8a^MO  
template < typename Left > +A~lPXAXW  
struct value_return $#]?\psf  
  { Pu/0<Orp7  
template < typename T > [O"i!AQ  
  struct result_1 +GP"9S2%R  
  { X2 M<DeF:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; k5!k3yI  
} ; 4TwU0N+>  
)6bxP&k  
template < typename T1, typename T2 > 0qG[hxt%  
  struct result_2 hf:n!+,C  
  { `3pe\s  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 5CU< ?  
} ; & \<RVE  
} ; ?#04x70  
3-o ]H'6  
^ / f*5k  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait m+OR W"o  
3qpk Mu3  
下面我们来剥离functor中的operator() @'C)ss=kj  
首先operator里面的代码全是下面的形式: YgM6z K~  
wTIf#y1=9  
return l(t) op r(t) PDD` eK}Fj  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Tw!x*  
return op l(t) 6O tv[8^}  
return op l(t1, t2) oC4rL\d{  
return l(t) op RK rBHqh@  
return l(t1, t2) op yt!K|g  
return l(t)[r(t)] B2845~\.  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] &RROra  
tCc}}2bC&  
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: Y Nq<%i!>  
单目: return f(l(t), r(t)); + s[(CI.b  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); B5I(ai7<M  
双目: return f(l(t)); "H G:by  
return f(l(t1, t2)); ;P2~cQjD;  
下面就是f的实现,以operator/为例 ~gBqkZ# y?  
\s~ W;m  
struct meta_divide FfD2 &(-R  
  { l@j!j]nE  
template < typename T1, typename T2 > o,aI<5"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) %'g/4I  
  { ^eZqsd8a  
  return t1 / t2; Q7}w Y  
} !2{MWj  
} ; ;nh7Elk  
ZT^PL3j+  
这个工作可以让宏来做: 0hNc#x6  
[,1j(s`N5  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ {ld([  
template < typename T1, typename T2 > \ GbL,k? ey  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 4e%SF|(Y'h  
以后可以直接用 /1OhW>W3eH  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) P}VD}lEyO  
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 [6/ %ynlP  
(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。。。) w\@Anwj#L  
;- cq#8S  
a(J~:wgd  
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 pkxW19h*0  
]I}' [D  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [e*8hbS  
class unary_op : public Rettype N86Hn]#  
  { ]"YG7|EU  
    Left l; HX=`kkX  
public : 6'Lij&,f?{  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} t;4{l`dk  
i^gzl_!  
template < typename T > J7l1-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \,_%e[g49  
      { k*n5+[U^tP  
      return FuncType::execute(l(t)); GJ((eAS)  
    } s\KV\5\o  
\y0abxIHS  
    template < typename T1, typename T2 > (>Tu~Vo  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zb9$  
      { E8V,".!+E  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); @,s[l1P  
    } )9PQ j  
} ; |\b*p:e l  
43(+3$VM7  
$I tehy  
同样还可以申明一个binary_op zx\?cF  
>Vg<J~[g  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > D&]SPhX  
class binary_op : public Rettype #PFf`7b,z  
  { Y=Bk;%yT=  
    Left l; eR;cl$  
Right r; ,rG$JCS'KQ  
public : 8WaVs6  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .ipYZg'V  
km8[azB o  
template < typename T > &| ',o ?'F  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const & }}o9  
      { }b~ZpUL!  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); M#2DI?S@  
    } tTP"*Bb  
}t]CDa_n  
    template < typename T1, typename T2 > W**a\[~$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d7l0;yR&+  
      { eyUo67'7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~KCOCtiD  
    } jtN2%w;  
} ; 6R#f 8  
+ e4o~ p  
s_VP(Fe@K  
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 jYuH zf  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 gwT"o  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) N0/DPZX7  
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。 q*-q5FE  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! \J:/l|h  
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。。。 4WDh8U  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 @Vc*JEW  
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) *y F 9_\n  
下面是修改过的unary_op NCd_h<}|6F  
nKufVe  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > >* dqFZF  
class unary_op #(!>  
  { ?MyXii<a  
Left l; Svy bP&i|  
  > STWt>s  
public : E_7N^htv  
Bo_Ivhe[m  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} <<Ut@243\  
yw$er?  
template < typename T > )"wWV{k  
  struct result_1 '$;S?6$eW  
  { K`768 %q  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; vG69z&  
} ; 8?h-H #h  
t|%wVj?_  
template < typename T1, typename T2 > `(.K|l}  
  struct result_2 CsJw;]dYI  
  { -6(C ^X%  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; % sbDH  
} ; seB ^o}  
6/Q'o5>NL:  
template < typename T1, typename T2 > 5iwJdm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u-$(TyDEl|  
  { 6 `+dP"@  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); I|@%|sTW  
} Cpz'6F^oP  
nM>oG'm[n  
template < typename T > /Z94<}C6b  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "FwbhD0Gb  
  { -O:+?gG  
  return OpClass::execute(lt(t)); Xk8+m>   
} O=?WI  
9,sj,A1  
} ; ! av B&Z  
-1 ;BwlL  
yIC8Rl  
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 1>r7s*  
好啦,现在才真正完美了。 :GBWQXb G  
现在在picker里面就可以这么添加了: BxS\ "W  
oJA%t-&%R  
template < typename Right > 0&mOu #l  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const xT6&;,|`  
  { J\^ZRu_K  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); )7l+\t  
} tpwMy:<Ex  
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。 sKVN*8ia  
8D@H4O.  
mtSOygd  
B2w\  
B"rnSui  
十. bind Ue^2H[zs-  
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。 ViIt 'WX  
先来分析一下一段例子 (n_lu= E70  
N}HQvlLkF9  
YBqu7&  
int foo( int x, int y) { return x - y;} r~&"D#)sy  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 {/#^v?,  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 VJmX@zX9  
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。 bw\fKZ  
我们来写个简单的。 veIR)i@dx  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 1RpTI7  
对于函数对象类的版本: PeT _Ty  
_H@Y%"ZHJ6  
template < typename Func > =@q 9,H  
struct functor_trait `@1y|j:m  
  { ARvT  
typedef typename Func::result_type result_type; sLrSi  
} ; 4+2XPaI m  
对于无参数函数的版本: A(zF[\{]  
x(pq!+~K  
template < typename Ret > G|MjKe4}  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Whp;wAz  
  { WJ":BK{NM  
typedef Ret result_type; v'gP,UO-%D  
} ; /J!C2  
对于单参数函数的版本: VtIPw&KHW  
7ADh  
template < typename Ret, typename V1 > M0VC-\W7f  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > |<tZ|  
  { DID&fj9m  
typedef Ret result_type; ~_<I}!j/B  
} ; 3yg22y &l  
对于双参数函数的版本: J%}9"Q5  
=+;1^sZ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 9QE|p  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 2ED^uc: 0S  
  { F[m"eEX  
typedef Ret result_type; 6Q S[mWU  
} ; *%< Ku&C  
等等。。。 f[v~U<\R  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy L(tS]yWHw  
vQf'lEFk  
template < typename Func > )P4#P2  
struct func_return ~um+r],@@  
  { .Rl58]x~  
template < typename T > s!S,;H  
  struct result_1 3&i8C,u]/O  
  { ^,S\-Uy9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; nTrfbK@  
} ; /?X1>A:*  
q)JG_Y.p  
template < typename T1, typename T2 > +<&\*VR  
  struct result_2 fq-$u;~h  
  { K0B J  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `< 8Fc`;[  
} ; pL`snVz  
} ; !R,9Pg*Ey  
V+M2Gf  
!M:m(6E1  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 %-"?  
),`MAevp  
template < typename Func, typename aPicker > o?A/  
class binder_1 cyUNJw  
  { /Z<"6g?  
Func fn; JtYc'%OF  
aPicker pk; 6_/oVvd  
public :  |u 8hxa  
oiAU}iK:  
template < typename T > .XM3oIaW  
  struct result_1 $IUP;  
  { 9R.IYnq  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0@a6r=`el  
} ; rC]jz$sle  
&8t?OpB =h  
template < typename T1, typename T2 > =!NYvwg6;o  
  struct result_2 R`=IYnoOA  
  { lv9Ss-c4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; F=   
} ; N^|r.J  
6 .DJR Y  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} fX G+88:2  
/:dVW" A|  
template < typename T > 6Nx TW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #FF5xe  
  { ]!H*oP8a*  
  return fn(pk(t)); >j?5MIm03  
} 1DcYc-k#  
template < typename T1, typename T2 > RLY Ae  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M0o=bYI  
  { l1`Zp9I  
  return fn(pk(t1, t2)); OB3AZH$  
} `g% ]z@'+?  
} ; lj%8(Xu  
y5?T`ts,#  
$V?zJ:a>L  
一目了然不是么? S6}_Z  
最后实现bind x@.iDP@(  
YU76(S9 0#  
If6wkY6sR  
template < typename Func, typename aPicker > f4s[R0l  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 6f 6_ztTL  
  { G%ycAm  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); LYh5f#  
} /@FB;`'  
aVuan&]*=  
2个以上参数的bind可以同理实现。 n i@D7:h  
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。 {114 [  
PGT!HdX#{  
十一. phoenix R2Tvo?xI7  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: fFXs:(  
oD{V_/pdx  
for_each(v.begin(), v.end(), oiO3]P]P  
( G+[>or}  
do_ hl}#bZ8]  
[ *sJx0<!M}  
  cout << _1 <<   " , " xx;'WL,g  
] !nVX .m9  
.while_( -- _1), Vu`dEv L?  
cout << var( " \n " ) o~P8=1t   
) e/;Ui  
); AG}' W  
\07Vh6cj  
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: a^[io1}-  
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 eV9:AN}K=  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 2SG|]=  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ::H jpM  
WS(@KN  
V<4)'UI?k9  
template < typename Cond, typename Actor > ~w]1QHA'f  
class do_while rLL;NTN+/  
  { W\~ZmA.  
Cond cd; 5jNBt>.0  
Actor act; aE{b65'Dt  
public : W]Ph:O ^5c  
template < typename T > ^"buF\3L  
  struct result_1 &<UOi@  
  { SmR*b2U  
  typedef int result_type; ? !~au0  
} ; ui 2RTAb  
$ @1&G~x  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} _%1.D0<~-E  
H50nR$$<*Y  
template < typename T > BMX x(W]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const STOE=TC>  
  { z%g<&Cq  
  do @XIwp2A{+  
    { !Aw.f!  
  act(t); {Z?!*Ow  
  } ?q,x?`|(8  
  while (cd(t)); .!6ufaf$  
  return   0 ; sJM}p5V  
} .FMF0r>l  
} ; czZ-C +}%  
\'p7,F{:>5  
[6|8Gx :  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). =)I{KT:y  
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。 n--`zx-['  
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。 5cE[s<=  
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。 a9qZI  
下面就是产生这个functor的类: }Ql;%7  
5j}@Of1pd  
s~63JDy"E  
template < typename Actor > ovfw_  
class do_while_actor 4@W.{|2~  
  { ome>Jbdhe  
Actor act; B"B  
public : PCIC*!{  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ;;`KkNys m  
'V>+G>U  
template < typename Cond > #M>E{w9  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 4Sl^cKb$7  
} ; 02+^rqIx5  
T(}da**X  
gSv<.fD"  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 [{c8:)ar  
最后,是那个do_ 23fAc"@ B  
D2mB4  
e,4G:V'NX  
class do_while_invoker o. _^  
  { [&4y@  
public : W>Kwl*Cis"  
template < typename Actor > tO0+~Wm  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 3z ry %qV=  
  { *w6N&  
  return do_while_actor < Actor > (act); 0qZ)$ YKq  
} "LWp/  
} do_; 0VZj;Jg}q  
t.TQ@c+,J  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? !6%mt}h  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 I"!{HnSG`  
最后来说说怎么处理break和continue {!S/8o"]  
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。 &ar}6eO  
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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