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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 'o)Y!VYnJF  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 }vh <x6  
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, *f 7rLM*  
d:hnb)I$*  
(-$5YKm  
bVz<8b6h'-  
  class filler `^Ll@Cx"  
  { &wlD`0v  
public : LBq2({="  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ^ oav-R&  
} ; z00X ?F  
<cOjtq,0  
R ?s;L r  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: D SX%SE)  
S!PG7hK2  
rGQD+ d  
>TglX t+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ?5CE<[  
x%s1)\^A  
.tKBmq0xo"  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 E G+/2o+W  
R +@|#!  
MhA4C 8  
Pl=)eq YY  
二. 战前分析 gbYM1guiD  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 FS 5iUH+5  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 =~JVU  
"8%$,rG1&  
6am6'_{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); JkN*hm?  
  /* --------------------------------------------- */ r-YJ$/J  
vector < int *> vp( 10 ); 'Z#_"s#L  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); D7nK"]HG;l  
/* --------------------------------------------- */ a& 0g0n6  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); pq r_{  
/* --------------------------------------------- */ d`TiY`!  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); P>rRD`Yy\  
  /* --------------------------------------------- */ g^H,EaPl  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); qqo#H O  
/* --------------------------------------------- */ 2H w7V3q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); A{4,ih"5  
]d[e  
&[{sA;  
Ms+ekY)  
看了之后,我们可以思考一些问题: $1B?@~&  
1._1, _2是什么? OD7^*j(p`  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 I'BHNZO5tf  
2._1 = 1是在做什么? Wu* 4r0  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 va_u4  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 x-c5iahp'  
0^tY|(b3/M  
##BbR  
三. 动工 D N)o|p  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: wbJBGT{sm  
HI{q#  
xTu J~$(  
VoYL}67c  
template < typename T > C) R hld  
class assignment y;CX )!8  
  { =r/8~~=  
T value; lTu& 9)  
public : im9 w|P5  
assignment( const T & v) : value(v) {} X+sKG5nS  
template < typename T2 > UapU:>!"`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } uvJHkAi  
} ; tz2=l.1  
7omHorU+  
]QHp?Ii1  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 5,p;b  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment EPn!6W5^  
hFm^Fy[R  
~C^:SND7  
G=[<KtWa  
  class holder )bih>>H  
  { ~b*]jZwT  
public : /0qbRk i  
template < typename T > p~3 x=X4  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const T0dD:sN  
  { ~n@rX=Y)]0  
  return assignment < T > (t); a(6h`GHo  
} 'WhJ}Uo\  
} ; $365VTh"  
Q<u?BA/  
:8eI_X  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: sM MtU@<x  
x5MS#c!7  
  static holder _1; zMA;1Na  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 e`b#,=  
E"VF BKB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); rxX4Cw]\"y  
而不用手动写一个函数对象。 hsrf2Xw[  
;AJQ2  
8Yk*$RR9  
@%x2d1FS  
四. 问题分析 TaD;_)(  
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。 gIz!~I_U  
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[|W\y@H/3  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 3 e'6A^#  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 I ?Dp *u*  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ;6``t+]q   
/;(ji?wN  
五. 问题1:一致性 nl 'MWP  
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?| v.<mrI#?  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 1D#-,#?  
' m~=sC_uL  
struct holder So!=uYX  
  { 2`riI*fQ  
  // QPB,B>Z  
  template < typename T > u#EcR}=]  
T &   operator ()( const T & r) const aR6F%7gvz  
  { uU3A,-{-  
  return (T & )r; ,.0bE 9\o  
} `WXlq#:K  
} ; >nSt<e  
HdxP:s.T  
这样的话assignment也必须相应改动: R)k\  
131(0nl)=I  
template < typename Left, typename Right > T 'c39  
class assignment 4zS0kk;+  
  { =[]6NjKS,  
Left l; $O*@Jg=  
Right r; {rR(K"M  
public : Jf?6y~X>Y  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} g=4^u*  
template < typename T2 > Gu~*ZKyJ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } aA#79LS  
} ; {,sqUq (  
S j~SG  
同时,holder的operator=也需要改动: ="YGR:  
G*+^b'7  
template < typename T > y8s!sO  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const _xv3UzD  
  { M]r?m@)  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ,9bnR;f\  
}  <EU R:  
^C'0Y.H S  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 B ktRA  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 SdYf^@%}F  
]7Vg9&1`  
return l(rhs) = r; ;9OhK71}  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 edo)W mn  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: x ']'ODs  
*KvD$(ny  
template < typename Tp > c$ZV vu  
class constant_t =^u;uS[IW  
  { J;obh.}u"{  
  const Tp t; dW4jkjap  
public : [y@*vQw  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} =|P &G~]  
template < typename T > @5nFa~*K%  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const  eo9/  
  {  '?9zL*  
  return t; CfU|]<  
} =lJ ?yuc  
} ; 4c< s"2F  
/dYv@OU?  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 \_1a#|97e  
下面就可以修改holder的operator=了 ) 6)bI.BY  
v,ssv{gU  
template < typename T > "9s_[e  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const [oTe8^@[  
  { h) Wp  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); *(Dmd$|0|  
} r+FEgSDa]  
h`|04Q  
同时也要修改assignment的operator() vt#;j;liG  
EhHxB fAQ  
template < typename T2 > U0_^6zd_  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 3^y(@XFt  
现在代码看起来就很一致了。 >lRZvf-i  
X@`a_XAfd  
六. 问题2:链式操作 p +i 1sY  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 O{X~,Em=q  
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。 lv 8EfN  
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。 >Wr%usNxc  
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。 NGc~%0n  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct HK!ecQ^+  
B'}?cG]  
template < typename T > ss)x fG  
struct result_1 ]P?< 2,  
  { _nbr%PD,  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; C{}_Rb'x  
} ; T0w_d_aS  
qE~_}4\Z9  
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: .Fn|Okn^gr  
A8Ju+  
template < typename T > [r/zBF-.  
struct   ref @gI1:-chB  
  { (9'^T.J  
typedef T & reference; Z4] n<~o  
} ; 2zTi/&K&  
template < typename T > OBWWcL-  
struct   ref < T &> L80(9Y^xn  
  { 79h~w{IT@  
typedef T & reference; VPUVPq~&  
} ; EA& 3rI>U)  
z]G|)16  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: gfQ?k  
T D _@0Rd  
template < typename T > LIZB!S@V\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 3'4+3Xo  
  { Y9+_MxC"  
  return l(t) = r(t); [qYr~:`-[  
} @5%&wC  
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。 ^|Q]WHNFB  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 x;/LOa{LR  
tEhg',2t(  
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 &R94xh%@(  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: q A)O kR'm  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 qlO}=b/  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ?{ir$M  
最后的布局是: Cx7-I0!  
                Add 1+x" 5<(W  
              /   \ QZ a.c  
            Divide   5 NX @FUct;  
            /   \ ++0)KSvw  
          _1     3 O*EV~ {K  
似乎一切都解决了?不。 3nxG>D7  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ~66xO9s  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 /).{h'^Hq\  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: /(N/DMl[  
t^rw@$"}  
template < typename Right > 1vj/6L  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const xA] L0h]  
Right & rt) const .w2ID  
  { %q{q.(M#  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); *r7v Dc  
} ]R__$fl`8  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ^kez]>   
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 y>^a~}Zq  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ;XKe$fsa~?  
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。 {MUB4-@?F$  
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。 )- C3z   
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? .Eao|;  
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: rwm^{Qa  
zZ5:)YiW-  
template < class Action > ccD+AGM.  
class picker : public Action \o9 \i kR  
  { K5""%O+  
public : P]_d;\ !"v  
picker( const Action & act) : Action(act) {} u;#]eUk9}  
  // all the operator overloaded <xOv8IQ|  
} ; E~'mxx~i  
TJ|Jv8j<s  
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。 GD W@/oQr  
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: `8:0x?X  
Vz{+3vfra6  
template < typename Right > :2 ;Jo^6Se  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Cy/&KWLenf  
  { J=4>zQLW  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); NFK`,  
} #YUaM<O  
7nZPh3%  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > eL!41_QI  
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。 3a/n/_D  
d[ N1zQW  
template < typename T >   struct picker_maker ,Kit@`P%  
  { 0D X_ *f  
typedef picker < constant_t < T >   > result; G dgL}"*F  
} ; e|~MJu+1  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > k4TWfl^}9  
  { KWTV!Wxb=K  
typedef picker < T > result; t>"%exdoZ  
} ; ab0 Sx  
Ic& h8vSU  
下面总的结构就有了: 8~sP{V%  
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。 vDy&sgS$<  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 +2tQ FV;  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 f0<zK !  
至此链式操作完美实现。 PT"}2sR)  
D$>_W,*V  
*[Hrbln  
七. 问题3 :5d>^6eoB?  
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。 |(7}0]BP0  
BFLef3~.0  
template < typename T1, typename T2 > 3} A$+PX  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (FuIOR  
  { R>Ra~ b  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); gk]QR.  
} WJ7|0qb  
U"oNJ8&%|  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: >r.]a`  
q76POytV|  
template < typename T1, typename T2 > cHFi(K]|1  
struct result_2 (8nv&|  
  { Tt;F-  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; O5\r%&$xd  
} ; lQA5HzC\  
yNu_>!Cp5  
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? yMs!6c*  
这个差事就留给了holder自己。 Sb.8d]DW  
    Bx\&7|,x  
5/H,UL  
template < int Order > Iq$| ?MH  
class holder; E-LkP;  
template <> j!;LN)s@?  
class holder < 1 > -(VJ,)8t2  
  { -@TY8#O#-  
public : 9hp&HL)BOa  
template < typename T > L"_X W no  
  struct result_1 ~^t@TMk$  
  { j0=6B  
  typedef T & result; [m~J6WB  
} ; ~ELY$G.xl  
template < typename T1, typename T2 > Lp`.fn8Ln  
  struct result_2 cx}Yu8  
  { "CJVtO  
  typedef T1 & result; b|#=kPVgL}  
} ;  tm1 =  
template < typename T > m_NX[>&Y3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const T^bA O-d#  
  { fv+]iK<{  
  return (T & )r; \ovs[&  
} }\4yU=JP K  
template < typename T1, typename T2 > XqH@3Ehk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3o.x<G(  
  { Xr*I`BJ  
  return (T1 & )r1; K7}.#*% ~  
} dwj?;  
} ; iOL$|Z(  
jP@ @<dt  
template <> E0HqXd?  
class holder < 2 > .#EU@Hc  
  { wO??"${OH  
public : 1;B~n5C.   
template < typename T > \C~X_/sg  
  struct result_1 x#{!hL 5G  
  { *^>"  h@J  
  typedef T & result; An2 >]\L  
} ; z?/_b  
template < typename T1, typename T2 > *d._H1zT  
  struct result_2 osC?2.  
  { @]uqC~a^  
  typedef T2 & result; E@VQxB7+  
} ; J[/WBVFDf  
template < typename T > z} fpV T  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 41 F;X{Br  
  { ~nZcA^b#DQ  
  return (T & )r; BabaKSm}LP  
} @yp0WB  
template < typename T1, typename T2 > 3%v)!dTa<^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const EQ%ooAb8  
  { N0 {e7M  
  return (T2 & )r2; )O'LE&kQ|  
} JCWTB`EB>  
} ; 0`/G(ukO  
>$ q   
<4r8H-(%  
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> >。 i)#-VOhX)  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 0X)vr~`  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: v l"8Oi*r^  
zlMh^+rMX  
return l(i, j) = r(i, j); Q)75?mn  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) xHgC':l(0  
& ALnE:F  
  return ( int & )i; Q2 q~m8(  
  return ( int & )j; U>tR:)  
最后执行i = j; *6I$N>1  
可见,参数被正确的选择了。 (MGg r  
G ;j1zs  
_8G w Mj  
qbyYNlXqm  
z'l$;9(y  
八. 中期总结 Q,?_;,I}  
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: K0w}l" )A  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 [>ghs_?dZ  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 8}n< 3_  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ]B>76?2W  
~5 6&!4  
yaz6?,)  
9'MGv*Ho  
=3-=p&*  
@=kg K[t 9  
九. 简化 I\*6 >  
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。 qU26i"GHp  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 k^ <]:B  
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: E{ /, b)  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 BX/3{5Y>{  
  +-*/&|^等 OIK x:&uIk  
2. 返回引用。 U7WYS8  
  =,各种复合赋值等 } =OE.cf@  
3. 返回固定类型。 2^[dy>[y0  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) V$ZclV2:Ih  
4. 原样返回。 HOx4FXPs  
  operator, =p+n(C/  
5. 返回解引用的类型。 fd[N]I3  
  operator*(单目) [}szM^  
6. 返回地址。 1(p:dqGS  
  operator&(单目) DS?.'"n[u  
7. 下表访问返回类型。 >YI Vi4''  
  operator[] 9a*#r;R  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ZR1U&<0c@  
  operator<<和operator>> *2 Pr1U  
4jXo5SkEJ  
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。 prZ ,4\  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: _(-jk4 L  
!( lcUdBd  
template < typename Left > ~,/@]6S&Y  
struct value_return z}E_ wg  
  { yzN[%/  
template < typename T > f<8Hvumw  
  struct result_1 Z3]I^i FI  
  { /\%<VBx ?q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; '3S~QN  
} ; >!Yuef <P  
[6a-d> e{  
template < typename T1, typename T2 > uHU@j(&c  
  struct result_2 )JzY%a SP  
  { {KgA V  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; $z=%e#(!I  
} ; _:Qh1 &h  
} ; <UGaIb  
\D|IN'!D  
C6)Y ZC  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait PCl5,]B}  
%mC@}  
下面我们来剥离functor中的operator() vIpL8B86a  
首先operator里面的代码全是下面的形式: `=Ip>7T&  
8n3]AOc'~-  
return l(t) op r(t) &Ym):pc  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) iTHwH{!  
return op l(t) 9w-\K]  
return op l(t1, t2) E !!,JnU  
return l(t) op =e6p v#  
return l(t1, t2) op cUq]PC$|  
return l(t)[r(t)] ,' k?rQ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ko@ej^  
D;YfQQr  
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: -K/+}4i3N  
单目: return f(l(t), r(t)); ZxvH1qx8  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); DvH-M3  
双目: return f(l(t)); G!j9D  
return f(l(t1, t2)); 3%*igpj\)  
下面就是f的实现,以operator/为例 ?("O.<  
^BF}wQb :j  
struct meta_divide &ZD@-"@  
  { jC&fnt,O  
template < typename T1, typename T2 > =7V4{|ESfy  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) e bze_:  
  { k>ErD v8  
  return t1 / t2; &>qUT]w  
} 7$<pdayd  
} ; \9[vi +T  
RQ E]=N  
这个工作可以让宏来做: cb_C2+%8NA  
CtY-Gs  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ b d 1^  
template < typename T1, typename T2 > \ Nk9=A4=|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; x;[ .ZzQ  
以后可以直接用 Ovt]3`U9J  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 3A,N1OXG  
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 Zbnxs.i!  
(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。。。) $U[d#:]  
4<[?qd 3v=  
d>f;N+O%  
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 Xy(QK2|  
]y {tMC  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $$ND]qM$M  
class unary_op : public Rettype Yh95W  
  { jgE{JK\n4  
    Left l; ]\yB,  
public : VV Q~;{L  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} w"0$cL3  
bkJ bnW=  
template < typename T > ]-t )wGr  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P"NI> HM  
      { 2xN7lfu1RB  
      return FuncType::execute(l(t)); zh) &6'S\  
    } tEL;,1  
6 :4GI  
    template < typename T1, typename T2 > n@`3O'S  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }!^h2)'7  
      { '5aA+XP|  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); \];|$FQg  
    } I~l_ky|a !  
} ; #:" ]-u^  
]MYbx)v)  
W\[E  
同样还可以申明一个binary_op N d>zq  
[g}^{ $`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > HZ<#H3_ix  
class binary_op : public Rettype @Xoh@:j\  
  { ScJ:F-@>  
    Left l; #4|RaI|.  
Right r; ?4SYroXUX|  
public : u0R[TA3  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `_vPElQXZ#  
` .`:~_OE  
template < typename T > xF UD9TM  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RPa]VL1W  
      { cY} jPDH  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); jEKa9rt  
    } Ty b_'|?rW  
l&Q@+xb>  
    template < typename T1, typename T2 > 2^s&#@n3t  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (a!E3y5,  
      { w+rw<,u%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 'NWvQR<X  
    } ? Zv5iI  
} ; p,WBF  
WL% T nux  
R(Vd[EGY  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Q3lVx5G>4  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 /_fZ2$/  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) w}}+8mk[  
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。 #euOq  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! FIn)O-<  
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。。。 k'$7RjCu  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 nb5%a   
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 6:r1^q6A9L  
下面是修改过的unary_op Z[+Qf3j}o6  
5NSXSR9c  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > hQSJt[8My  
class unary_op "z.!h(Eq  
  { ,^xsdqpe  
Left l; UIQ=b;J9  
  tORDtMM9+  
public : etW-gbr  
f2|On6/  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 'U`I  
jM@@N.  
template < typename T > '.&,.E&{$  
  struct result_1 `.6Jgfu  
  { ;LT#/t)}<  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Hi{!<e2  
} ; q33!X!br  
\b88=^  
template < typename T1, typename T2 > zGFW?|o<  
  struct result_2 S4~;bsSx  
  { `V ++})5v  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; X'bp?m  
} ; sXC]{] P  
o9HDxS$~^  
template < typename T1, typename T2 > $j}sxxTT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +FVcrL@  
  { El&pu x2  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); f{Y|FjPp=E  
} FkE CY  
0\}j[-`pF  
template < typename T > R}+/jh2O|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ZCJ8I  
  { &FvNz  
  return OpClass::execute(lt(t)); t_VHw'~"  
} " Gn; Q-@  
TuCOoz@d  
} ; R;V(D3  
TAC\2*bWje  
o-' i)pp  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug @x J^JcE  
好啦,现在才真正完美了。 !V-SV`+X  
现在在picker里面就可以这么添加了: y<.!TULa_  
qK1V!a2  
template < typename Right > >a-+7{};  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const /7"1\s0U  
  { |95/'a*  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); `oz7Q(`  
} 6$dm-BI  
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。 $-AvH( @  
>`\*{]  
OB^2NL~Q~  
*wF:Q;_<z  
g4$%)0x%  
十. bind Zz&i0 r  
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。 &s;%(c04A  
先来分析一下一段例子 pn7 :")Zx  
A>g$[  
7ER 2 h*  
int foo( int x, int y) { return x - y;} I2DmM"-|  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 @>:07]Dxo  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 imhq*f#A[  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 CGe'z  
我们来写个简单的。 h{xER IV1u  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: XP^6*}H.*  
对于函数对象类的版本: W=\dsdnu*  
^[Er%yr0  
template < typename Func > eo_T .q  
struct functor_trait 2M#CJ&  
  { CzEn_ZMb  
typedef typename Func::result_type result_type; YPy))>Q>cK  
} ; S7q &|nI  
对于无参数函数的版本: ,< icW &a  
ge oN4  
template < typename Ret >  ck~xj0  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ~&/Gx_KU  
  { 9h(hx 7]  
typedef Ret result_type; KUyJ"q<W  
} ; h^*{chm]  
对于单参数函数的版本: ] zY  
Fb' wC  
template < typename Ret, typename V1 > `j![  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > nu<!/O  
  { U}0/V c26  
typedef Ret result_type; JrAc]=  
} ; 9.=#4OH/  
对于双参数函数的版本: n_Y]iAoc`  
5w1[KO#K|  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > X8x>oV;8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 0cUt"(]  
  { ;LE @Ezx  
typedef Ret result_type; fdG.=7`  
} ; 6I#DlAU@v  
等等。。。 &zcj U+n  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Sh6Cw4 R  
Vgn1I(Gj4  
template < typename Func > ZRm\d3x4  
struct func_return 3p W MS&  
  { AZy2Pu56  
template < typename T > []0~9,u  
  struct result_1 :a@z53X@M  
  { l7!)#^`2_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6{X>9hD  
} ; .A/H+.H;  
}2,#[m M  
template < typename T1, typename T2 > 6S[D"Q94  
  struct result_2 PWu2;JF  
  { ZG<!^tj  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; hY 2PV7"[;  
} ;  ]:fCyIE  
} ; & }}WP:U  
lh_zZ!)g  
ji -1yX  
最后一个单参数binder就很容易写出来了  7~nCK  
F5MPy[  
template < typename Func, typename aPicker > 9lJj/  
class binder_1 k#*yhG,]'  
  { SqF.DB~  
Func fn; \Egc5{   
aPicker pk; m@u`$rOh  
public : E_1I|$  
;w(1Ydo  
template < typename T > HbfB[%  
  struct result_1 B!ibE<7,  
  { /t)c fFM  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; eI rmD  
} ; E2H<{Q   
]\,uF8gg)  
template < typename T1, typename T2 > 7O{O')o!  
  struct result_2 eSNSnh]'  
  { fbTw6Fde$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; fR%1FXpK&  
} ; CN~NyJL H  
yUmsE-W  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} etMh=/NFV  
IKzRM|/  
template < typename T > (e3Gs+;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F*JvpI[7n  
  { )1nCw  
  return fn(pk(t)); &_/%2qs  
} 6mpg&'>  
template < typename T1, typename T2 > @ PoFxv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ViwpyC'v  
  { .A7tq  
  return fn(pk(t1, t2)); + i@yZfT  
} b}Hl$V(uD  
} ; !H|82:`t+  
UcLNMn|  
}pE~85h4M  
一目了然不是么? v V6Lp  
最后实现bind cP@F #!2  
?(/j<,m^  
seuN,jpt  
template < typename Func, typename aPicker > fQW_YQsb  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) {#1j"  
  { '`]n_$f'  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); H/Ec^Lc+_  
} gJ3OK!/  
-<51CDw,  
2个以上参数的bind可以同理实现。 -M:hlwha  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 q]N?@l]  
}>;ht5/i/  
十一. phoenix ewAH'H]o  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ~S^X"8(U  
`o_fUOe8a  
for_each(v.begin(), v.end(), c/=y*2,zo  
( Y0PGT5].@'  
do_ E +Ujpd  
[  H\=LE  
  cout << _1 <<   " , " ^s2m\Q(  
] 6i]Nr@1C  
.while_( -- _1), Z[k#AgC)  
cout << var( " \n " ) [EmOA.6  
) 1J-Qh<Q   
); 2fzKdkJhe  
%R5Com  
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[Qg(  
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 7bonOt Y  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 r}oURy,5  
那么我们就照着这个思路来实现吧: `&u<aLA  
vr{'FMc  
5>ADw3z'  
template < typename Cond, typename Actor > %wt2F-u  
class do_while H ~[LJ5x  
  { Jtp>m?1Ve  
Cond cd; c{mKra  
Actor act; >P\h,1  
public : OB?SkR  
template < typename T > ~JwpNJs  
  struct result_1 -yC:?  
  { <AI>8j6#B  
  typedef int result_type; aJ :A%+1  
} ; qnq%mwDeD  
`E} p77  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} <I7(eh6d  
6kt]`H`cfJ  
template < typename T > \}$*}gW[}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Jo{ zy  
  { b:P\=k]8#  
  do 8pYyG |\  
    { (TEo_BW|+  
  act(t); 3yTQ  
  } |H ^w>mk  
  while (cd(t)); @J-plJ4e  
  return   0 ; '8 )Wd"[  
} mi7sBA9L8  
} ; koOyZ>  
p`>AnfG  
2X|CuL{]  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 6xQ"bFm  
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。 `nT?6gy  
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。 )K{o<m~WAo  
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。 JAc@S20v\  
下面就是产生这个functor的类: IWAj Mwo  
DVObrL)znL  
0jBKCu  
template < typename Actor > MWBXs7 5I  
class do_while_actor |/@0~O(6  
  { A)8rk_92Q  
Actor act; qE>i,|rP`  
public : |vv]Z(_  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} \). Nag+  
QT#b>xV)1  
template < typename Cond > y0,Ft/D  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; x.I][(}  
} ; kr^0% A  
G9\EZ\x!  
'.pgXsC:=?  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 D899gGe  
最后,是那个do_ 43KaL(  
uu}'i\Q  
!0`lu_ZN  
class do_while_invoker vx'l> @]k  
  { );=Q] >  
public : Q}=fVY  
template < typename Actor > s4 (Wp3>3i  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const $h,d? .u6w  
  { ZQ|5W6c  
  return do_while_actor < Actor > (act); <BSSa`N`  
} aZ$/<|y~:_  
} do_; FIH@2zA  
WPIZi[hBs  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? &9RH}zv6  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 5i6VZv  
最后来说说怎么处理break和continue (I[s3EnhS  
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。 > 84e`aGE  
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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