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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda cdd P T  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 3WQRN_  
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, Xw&QrTDS`  
}qG?Vmq*R[  
!#}v:~[A  
aeN }hG  
  class filler 0sq=5 BnO  
  { eD>-`'7<  
public : U>e3_td3,  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} )$2%&9b  
} ; )^*9oqQ  
Jnh;;<  
=NVZ$KOZ  
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: S3%.-)ib  
I!C(K^  
tJ(c<:zD  
-D.B J(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); YyQf  
"1gk-  
;o~+2Fir  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 #+ 2:d?t  
N}.Q%&6:  
ECmHy@(  
=]5DYRhX]  
二. 战前分析 !`O_VV`/@  
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。 ?3B t ;<^  
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 Lz#$_Am'H  
($ [r>)TG  
(Fbm9(q$d  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); z[0LU]b<  
  /* --------------------------------------------- */ {WM&  
vector < int *> vp( 10 ); ~P"!DaAf  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); cpr{b8Xb8&  
/* --------------------------------------------- */ )<]w23i  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); -Y 6.?z  
/* --------------------------------------------- */ $BR=IYby  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 5CRc]Q #@  
  /* --------------------------------------------- */ }Uqa8&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); O3<Y_I^  
/* --------------------------------------------- */ \@ WsF$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); lD;,I^Lt6  
Je4.9?Ch  
@kCD.  
1"4nmw}  
看了之后,我们可以思考一些问题: %1 VNP(E  
1._1, _2是什么? vxzf[  
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。 1K*f4BnDr~  
2._1 = 1是在做什么? 5u u2 _B_L  
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。 0c\|S>g [  
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。 ELkOrV~a{:  
LBbo.KxAe3  
@dT: 1s  
三. 动工 #BT6bH08X  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: tsSS31cv  
iuU3*yyn  
/F8\%l+  
#1qVFU  
template < typename T > n[MIa]dK  
class assignment VATXsD  
  { thZ@Br O#  
T value; @L>NN>?SGQ  
public : .^N#|hp^  
assignment( const T & v) : value(v) {} 4f*Ua`E_  
template < typename T2 > n%MYX'0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } OL ]T+6X  
} ; `9Q,=D+  
Oz9Mqcx  
c[d'1=Qiy  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ,d [b"]Zy  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment `6S=KRv  
Qdx`c^4m  
d;jJe0pH  
4k&O-70y4^  
  class holder XdIVMXLL\  
  { tx1m36a"  
public : { d2f)ra.  
template < typename T > '*LN)E> d  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Ag-?6v  
  { .L(j@I t  
  return assignment < T > (t); }$k`[ivBx(  
} I.\f0I'.  
} ; xP/1@6]_Je  
)Fr;'JYC1S  
b\Xu1>  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: <QoE_z`76  
&_^*rD~  
  static holder _1; xd BZ^Q  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 DEwtP  
qL;T&h  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .lF\bA|  
而不用手动写一个函数对象。 lbuW*)  
.gkPG'm[  
.8PO7#  
,vdP #:  
四. 问题分析 <%#y^_  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 e}4^N1'd/  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 [oN> :  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 \/4%[Q2QDm  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 %FI6\ |`M  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 6p6Tse]  
<VxpMF  
五. 问题1:一致性 kRXg."b(  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| |>}0? '/]  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 pr,1Wp0l  
+2fJ  
struct holder 2GKU9cV*`  
  { ~q|e];tA  
  // eF;1l<<   
  template < typename T > `FB?cPR  
T &   operator ()( const T & r) const ?uX6X'-  
  { ~)8i5p;P/k  
  return (T & )r; 'U{: zBh  
} -Fc#  
} ; m'"VuH?^  
}=m?gF%3  
这样的话assignment也必须相应改动: "/Q(UV<d  
&c9Fw:f;  
template < typename Left, typename Right > C(*@-N pf[  
class assignment 2/4x]i H*  
  { V;]VwsZ"  
Left l; AG\ 852`1m  
Right r; >upUY(3&  
public :  mFoK76  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} a&aIkD  
template < typename T2 > la|l9N^,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } H1qw1[%0y  
} ; V+~{a:8[pq  
|=}~>!!  
同时,holder的operator=也需要改动: /D]r "-  
|Pl{Oo+  
template < typename T > PH%gX`N  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 5f@YrTO[@  
  { n >PM_W  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 'wlP`7&Tn  
} JP@m%Yj  
c!wB'~MS#  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 M]TVaN$v#  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 uOqDJM'RM  
A2_3zrE  
return l(rhs) = r; pdqa)>$  
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。 J$*["y`+  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: V="f)'S$  
x)Kh _G  
template < typename Tp > jV&W[xKa  
class constant_t ms<uYLp  
  { v$/i5kcWx  
  const Tp t; R*eM 1  
public : zn$ Ld,  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} @$} \S  
template < typename T > l 8us6  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const sc>)X{eb  
  { 2czL 1Ci  
  return t; -vAG5x/,  
} Y,}43a0A  
} ; Yx c >+mx  
^@"f%3  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 O'U,|A  
下面就可以修改holder的operator=了 {j*+:Gj0V  
LOkDx2@g  
template < typename T > )X$n'E  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const oYx f((x  
  { [/j-d  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); W\Y 4%y}  
} vAxtN RS  
o;/F=Zp  
同时也要修改assignment的operator() -ouL4  
sJ()ItU5i  
template < typename T2 > ,{t!->K  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } !gQ(1u|r  
现在代码看起来就很一致了。 |<icx8hbr  
S@-X?Lu  
六. 问题2:链式操作 y%Ah"UY  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 c3-bn #  
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。 _fw'c*j  
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。 t2<(by!  
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。 Z6pDQ^Ii  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct oD`BX  
Ut@)<N  
template < typename T > c~;.m<yrf  
struct result_1 EJY:C9W  
  { y+h=x4t  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; CKgyv%T5m:  
} ; .<hv &t  
N?:S?p9R@  
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: %)]RM/e8  
<3OV  
template < typename T > oaE3Aa  
struct   ref GrIdQi^8  
  { 9a unv   
typedef T & reference; 2YQ$hL~  
} ; RzRLrfV  
template < typename T > h~t]WN  
struct   ref < T &> >dY"B$A>  
  { X_2I4Jz]6  
typedef T & reference; |R;=P(0it  
} ; 54&2SU$kx  
QB>e(j%  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: @"0qS:s]X  
u:|5jF  
template < typename T > SQK6BEjE8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ] 2'~e,"O  
  { @hv] [(<  
  return l(t) = r(t); -TWo-iu^  
} d=XhOC$  
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。 HIAd"}^  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 usi p>y  
Sl#XJ0 g  
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  $?YkgK  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: +tF,E^  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 %;S5_K,  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 s zg1.&  
最后的布局是: WUWQcJj  
                Add a@. /e @p  
              /   \ 7E'C o|  
            Divide   5 RVe3@|9(G  
            /   \ ZmDr$iU~  
          _1     3 JC-L80-  
似乎一切都解决了?不。 |^{ IHF\  
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。 ;L7<mU  
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。 |(fWT}tg  
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: Q=[&~^ Y)  
9}-,dgAB  
template < typename Right > (|-/S0AV  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const dxA=gL2  
Right & rt) const 0=04:.%D  
  { -mXEbsm  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); UkUdpZ.[il  
} _Z%C{~,7)x  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 4%p vw;r  
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。 0Z\fK>yw  
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。 ``={FaV~m  
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。 D 6(w}W  
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。 _%x|,vo`(  
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? ;Wr$hDt^  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: @"6BvGU2s  
uZNR]+Yu@  
template < class Action > 6 ^p 6v   
class picker : public Action </eh^<_~  
  { C][`Dk\D{  
public : 3 . @W.GG8  
picker( const Action & act) : Action(act) {} mU*GcWbc+  
  // all the operator overloaded T+\BX$w/4e  
} ; g\ke,r6  
Yy&0b(m U  
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。 ukN#>e+L1  
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: d{0>R{uac  
Ys\l[$_`*  
template < typename Right > JO _a+Yl  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 2 `#|;x^<  
  { X/@Gx 4  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .AKx8=f  
} fUa`Y ryQ  
@x)z" )>  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > mCg5-E~;  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 9AS,-5;XQ  
j@9A!5<CCk  
template < typename T >   struct picker_maker Blu^\:?#z-  
  { \PL92HV  
typedef picker < constant_t < T >   > result; pPh$Jvo]  
} ; $BG9<:p  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > m'%F,c)  
  { eM8u ;i  
typedef picker < T > result; :qI myaGQ  
} ; Am- JB  
i^ 1P6B  
下面总的结构就有了: %e3lb<sv6  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 vq x;FAqZ  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ~jJu*s$?  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 55hJRm3  
至此链式操作完美实现。 R_/T bz  
K2NnA  
.NZ_dz$c  
七. 问题3 5Pn$@3  
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。 W/fM0=!  
a}MOhM6T  
template < typename T1, typename T2 > TMGZHOAt  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T"3WB o  
  { +i{&"o4}  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); O(CUwk  
} bD=_44I  
nAg|m,gA  
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: xqLLoSte  
TqCzpf&&h/  
template < typename T1, typename T2 >  _8t{4C  
struct result_2 =U2`]50  
  { RfFeAg,]/  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ASPfzW2  
} ; P 3);R>j  
V&[|%jm&   
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? gy,B+~p  
这个差事就留给了holder自己。 L7C!rS  
    8q}`4wCD$  
,C!MHn^$  
template < int Order > n`;=^^B  
class holder; HP"5*C5D  
template <> rC$ckug  
class holder < 1 > XoL9:s(m~  
  { D<C ZhYJ  
public : 8.F]&D0p8  
template < typename T > HS>Z6|uLY  
  struct result_1 ^0c:ro  
  { n:x6bPal]  
  typedef T & result; H~Hh $-z  
} ; ){ArZjG>  
template < typename T1, typename T2 > WR%x4\,d#  
  struct result_2 ]FL=E3U  
  { tFO86 !ln  
  typedef T1 & result; 4F^(3RKZ|  
} ; &FW|O(]  
template < typename T > #iJ+}EW _  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const XN'x`%!*3#  
  { UW8 8JA0  
  return (T & )r; Ox Zw;yD  
} /:~mRf^  
template < typename T1, typename T2 > M\ B A+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (ylpH`  
  { vdyLwBz:  
  return (T1 & )r1; Dh*Uv,  
} ^/h,C^/;  
} ; ` zeZ7:  
I&,gCZ#  
template <> [yF>W$Bn%  
class holder < 2 > cNZuwS~,  
  { 0Rz'#O32V  
public : FFQ=<(Ki  
template < typename T > <DxUqCE  
  struct result_1 .v?Ir)  
  { HTA@en[5  
  typedef T & result; Vcm9:,Xlw  
} ; 60ccQ7=  
template < typename T1, typename T2 > @doo2qqIe]  
  struct result_2 R2|v[nh  
  { @*`9!K%  
  typedef T2 & result; -!zyit5B  
} ; ? BtWM4Id8  
template < typename T > ]A+q:kP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const o&g-0!"  
  { >|1.Z'r/  
  return (T & )r; KjFNb;mM  
} U>PF#@ C/  
template < typename T1, typename T2 > O{:_-eI&d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const x;w&JS1 V  
  { XaOq&7  
  return (T2 & )r2; |wW_Z!fL  
} &.~Xl:lq  
} ; "N\>v#>C  
jLRUWg  
9,g &EnvG  
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> >。 f7NK0kuA  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: unn2MP'  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: S^ ij%  
WPLM*]6  
return l(i, j) = r(i, j); OY$P8y3MY  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) f~nAJ+m=  
H]>b<Cs  
  return ( int & )i; woIcW  
  return ( int & )j; n u|paA  
最后执行i = j; MW&ww14  
可见,参数被正确的选择了。 ~&)  
bj)dYj f  
=<~/U?  
,#;%ILF4%  
j n[%@zD}  
八. 中期总结 U-+%e:v  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: n$>E'oG2 t  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 zSs5F_  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 J*@(rb#G  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor h|z{ (v  
!B 36+W+  
h ]'VAt  
)./pS~  
}M%U}k]+@  
p_z_d6?  
九. 简化 -26GOS_8z  
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。 SVvR]T&_  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 {-X8MisI  
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:  ^"Y5V5  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 TM sEHd  
  +-*/&|^等 JStT"*4j  
2. 返回引用。 ba_T:;';0  
  =,各种复合赋值等 )2c[]d /a4  
3. 返回固定类型。 ==d@0`  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Vj.5b0/(  
4. 原样返回。 ((Bu Bu>  
  operator, NG!~<Kx   
5. 返回解引用的类型。 K>H_q@-?f  
  operator*(单目) Oh9jr"Gm=  
6. 返回地址。 v&:R{  
  operator&(单目) qGS]2KY  
7. 下表访问返回类型。 pq;)l( Hi  
  operator[] 0q_Ol]<V  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 #^IEQZgH  
  operator<<和operator>> 8YI.f  
7 R1;'/;  
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。 Y4PU~ l  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: %;,D:Tv=&  
l\l\T<wa,  
template < typename Left > &HKrmFgX{  
struct value_return qcxq-HS2'  
  { _"`wUMee  
template < typename T > C3`2{1  
  struct result_1 _tE$a3`  
  { )F;[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Z@j$i\,`  
} ; \IQP` JR  
cTRQI3Oa>  
template < typename T1, typename T2 > m{gK<T  
  struct result_2 O2{_:B>K[  
  { &o/&T{t}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; CORNN8=k  
} ; Fs:l"5~>1  
} ; zk]6|i$!I  
di6A.N5A  
]zVe%Wa  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait [_j.pMH/P  
qv3L@"Ub  
下面我们来剥离functor中的operator() _-g:T&#  
首先operator里面的代码全是下面的形式: #'z\[^vp  
NWB/N*  
return l(t) op r(t) 6X5m1+ Oi^  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) <u44YvLBm  
return op l(t) ^sH1YE}0  
return op l(t1, t2) ihH!"HH+  
return l(t) op =_cWCl^5  
return l(t1, t2) op J.":oD  
return l(t)[r(t)] Jg k@ti.}Z  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] _*Vq1D]C  
=fBJQK2sk  
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: c[ff|-<g  
单目: return f(l(t), r(t)); Uk ?V7?&  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~;m~)D  
双目: return f(l(t)); /H^bDUC :r  
return f(l(t1, t2)); [ sz#*IJ  
下面就是f的实现,以operator/为例 wlKpHd*  
(B]Vw+/  
struct meta_divide nC`#Hm.V%  
  { @R}L 4  
template < typename T1, typename T2 > $yaE!.Kc  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) $.kIB+K  
  { )#3 ,y6  
  return t1 / t2; oB9Fas!N  
} 8qBRO[  
} ; k1-?2kf"{  
RWTv,pLK  
这个工作可以让宏来做: XNu2G19jb  
R52q6y:<x  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ [4xN:i  
template < typename T1, typename T2 > \ 0e vxRcrzz  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; shn`>=0.&  
以后可以直接用 HdWghxz?)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) #3u8BLy$Q  
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 D zDt:.JZ  
(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。。。) [zf9UUc~  
k~=-o>}C  
SCxzT}#J  
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 BzWmV .5  
 ]g?G 0m  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,5r 2!d  
class unary_op : public Rettype ={maCYlE.  
  { !JYDg  
    Left l; sFS_CyN!7  
public : bk4%lYJ"  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]s, T` (&  
Fd'Ang6"  
template < typename T > <B u*:O  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >Ckb9A  
      { ;e jC:3yO  
      return FuncType::execute(l(t)); NmtBn^ t  
    } |Q:`:ODy`5  
de ](l687I  
    template < typename T1, typename T2 > OZt'ovY  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SKG_P)TnO  
      { 9@vY(k k  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); s 6hj[^O  
    } CtSAo\F  
} ; PVtQ&m$y  
]m}>/2oSs  
:EA,0 ,  
同样还可以申明一个binary_op EKoCm)}d  
QT-rb~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *Li;:b"t  
class binary_op : public Rettype "sHD8TUX  
  { [;.zl1S<  
    Left l; rqa;MPl  
Right r; {ZfTUt)-P  
public : c8}1-MKs_R  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @ObsW!g  
9CL&tpqv f  
template < typename T > '-v~HwC+/T  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oEi +S)_  
      { 7z+NR&' M$  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); &2) mpY8xQ  
    } (cCB3n\20  
MOOL=Um3  
    template < typename T1, typename T2 > ;CU3CLn  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bTn-Pg){  
      { (nV/-#*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); }S42.f.p  
    } #D}NT*w/  
} ; ^Nc\D7( l  
&t6L8[#yd  
(sPZ1Fr\o  
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 AalyEn&>  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 2#py>rF(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 2=U4'C4#  
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。 A>'o5+  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! A).wjd(_,  
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。。。 Xt$?Kx_,  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 O"{NHNG\oT  
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) e+&/ Tq'2  
下面是修改过的unary_op 0gnr@9,X  
EW YpYMkm  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > "\e9Y<  
class unary_op T T29 LC@  
  { _\u'~wWl  
Left l; 6rR}qV,+{  
  >pn?~  
public : .+ _x|?'  
eP;lH~!.0  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3ne=7Mj  
i5:fn@&  
template < typename T > /J5wwQ (:  
  struct result_1 E*k=8$Y  
  { `@eQL[Z9x  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; V<(cW'zA/  
} ; NO;+:0n  
Vbz$dpT  
template < typename T1, typename T2 > z+Y0Zh";/#  
  struct result_2 (?oK+,v?L  
  { .p <!2   
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; f`vB$r>  
} ; UKn>.,  
(i&:=Bfn)  
template < typename T1, typename T2 > F DXAe-|Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const td{$ c6  
  { 'V } -0  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); A)'{G  
} Ptn0;GC  
0<nk>o  
template < typename T > "){"{~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $,F1E VJ  
  { AvH^9zEE(  
  return OpClass::execute(lt(t)); r m\]  
} g2BE-0,R  
9K~X}]u  
} ; b-\ 1D;]  
!CY: XQm  
'H zF/RKh  
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 <D%.'=%pZ  
好啦,现在才真正完美了。 5$d>:" >  
现在在picker里面就可以这么添加了: MA6(VII  
b<n*wH  
template < typename Right > gwm!Pw j  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const *%E4 ,(T  
  { Y;-$w|&P>  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); +0_e a~{  
} TD!--l*gL  
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。 @>cz$##`  
<A^sg?s<'  
;G.5.q[A  
aS=-9P;v  
JuQwZ]3ed  
十. bind Ra) wlI x  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 dhv?36uE  
先来分析一下一段例子 hK+6S3-E z  
:y'EIf  
,cE yV74  
int foo( int x, int y) { return x - y;} hz:h>Hwy  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 & OYo  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 '.EO+1{a  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Znr@-=xZO*  
我们来写个简单的。 DK)T2{:  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: mC2K &'[  
对于函数对象类的版本: =' uePM")  
.V4-  
template < typename Func > 0vX4v)-^u  
struct functor_trait {Y-~7@  
  { A]Bf&+V  
typedef typename Func::result_type result_type; 3ew4QPT'  
} ; >)F "lR:o  
对于无参数函数的版本: WP2=1"X63  
DA1?M'N  
template < typename Ret > G %'xEr0n  
struct functor_trait < Ret ( * )() > *Nm$b+  
  { I4W@t4bZ  
typedef Ret result_type; Ve2{;`t  
} ; p^CTHk_|  
对于单参数函数的版本: y];-D>jk  
I`zd:o]  
template < typename Ret, typename V1 > >`r3@|UY  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > h5SJVa  
  {  D|)a7_  
typedef Ret result_type; Q F)\\ D[  
} ; S=(<m%f  
对于双参数函数的版本: m8ts!6C  
s3HVX'   
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > MjU|XQS:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 2 /FQ;<L  
  { %Yj%0  
typedef Ret result_type; < Hkq  
} ; 3w</B- |nQ  
等等。。。 wqhktgG  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 8LbwEKl  
VGmvfhf#"  
template < typename Func > ZUHRATT-  
struct func_return `PC9t)%.pV  
  { v8)"skVnFG  
template < typename T > ikW[lefTq  
  struct result_1 `&M,B=E  
  { J0?kEr  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; P( hGkY=(  
} ; xSm;~')g  
maXg(Lu  
template < typename T1, typename T2 > 5J10S  
  struct result_2 $@>0;i ::  
  { Ix5&B6L8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; TxX=(7V  
} ; z3Q&O$5\  
} ; "f,{d}u  
$KK~KEZ2  
2;8m0+tl  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 1^!SuAA@  
c+ oi8G  
template < typename Func, typename aPicker > =V[uXm  
class binder_1 Jsz!ro  
  { x4oWZEd  
Func fn; cCe~Ol XQ  
aPicker pk; >]\I:T  
public : 5E&#Kh(I  
 .Q{RT p  
template < typename T > an"&'D}U  
  struct result_1 |' Fe?~P`  
  { MUO<o  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; <$A,Ex94  
} ; [3 Pp NCY  
$ik*!om5  
template < typename T1, typename T2 > ]~({;;3o-  
  struct result_2 9iA rBL"  
  { .%zcm  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; g !'R}y  
} ; $[ {5+*  
&Y{^yb  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} M/zO|-j&  
Xz$4cI#n:  
template < typename T > y&/IJst&aq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !"rPSGK*  
  { ~b f\fPm  
  return fn(pk(t)); Ql*zl  
} "mlQ z4D)5  
template < typename T1, typename T2 > }qNc `8h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^L[:DB{Z  
  { YR%iZ"`*+O  
  return fn(pk(t1, t2)); dbI>\khI  
} N[%u>!  
} ; );5o13h2  
nhV"V`|d  
_P>YG<*"kQ  
一目了然不是么? 8bIP"!=*W  
最后实现bind /:{%X(8  
J2UQq7-y  
+$2{u_m,  
template < typename Func, typename aPicker > i "8mrWb  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) &V"oJ}M/a  
  { ZnG.::&:  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);  bGRt  
} m,l/=M  
|V9[a a*c  
2个以上参数的bind可以同理实现。 $TQhr#C]  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 -yqsJGY  
!Ok(mgV$/  
十一. phoenix U1RU2M]v  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: |P|B"I<?  
PwY/VGT  
for_each(v.begin(), v.end(), dzVi ~wt_&  
( Zt=|q$"  
do_ )uPJ? 2S9  
[ NBikYxa  
  cout << _1 <<   " , " %!aU{E|@_  
] rfXxg^  
.while_( -- _1), 7[m?\/K~  
cout << var( " \n " ) *S$v SDJCW  
) q z)2a2C  
); 2RiJm"   
\kADh?phV  
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: ?gH[la  
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 Q eeV<  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 7"(!]+BW!O  
那么我们就照着这个思路来实现吧: z;OYPGvkw  
+WX/4_STV  
@s5=6z]=H  
template < typename Cond, typename Actor > SzULy >e  
class do_while kZ]H[\Fs  
  { =BJLj0=N  
Cond cd; [4)Oi-_Y>  
Actor act; W4^L_p>Tm^  
public : b R\7j+*&  
template < typename T > ]5%0EE64  
  struct result_1 ~!S3J2kG{  
  { bcIae0LZ  
  typedef int result_type; &@=Jm /5  
} ; KE?t?p  
$8EEtr,!  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} P.~UU S  
W4$o\yA]  
template < typename T > u{1R=ML  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =SDex.ZK]  
  { d^=BXC oC  
  do RTtKf i}  
    { =lacfPS  
  act(t); zzmC[,u}  
  } _3IT3mb2n  
  while (cd(t)); "Ih3  
  return   0 ; -@Ap;,=  
} /2^L;#  
} ; aq,1'~8XR  
7?lz$.*Avp  
"8za'@D"f  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). i4D(8;  
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。 8}%F`=Y0  
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。 7UTfafOGX  
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。 )Q2Ap&  
下面就是产生这个functor的类: ]:%DDlRb  
nnlj#  
%0\@\fC41  
template < typename Actor > 4KPn V+h"b  
class do_while_actor (3e.q'  
  { jaS<*_~#R  
Actor act; ~M~DH-aX  
public : .jRI $vm  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 'h$:~C  
@52#ZWy  
template < typename Cond > FgdnX2s J  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; *F$@!ByV  
} ; s,R:D).  
rfV'EjiM}  
Y7G sL7I  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 'O a3 6@  
最后,是那个do_ ._+cvXy  
bRo<~ rp%  
'}agi.z  
class do_while_invoker ]*dYX=6  
  { &M-vKc"d  
public : k(H&Af+  
template < typename Actor > b'wy{~l@  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const  \? /'  
  { F .S^KK  
  return do_while_actor < Actor > (act); iEn:Hh)  
} ` wa;@p+j8  
} do_; NuOA'e+i  
f@}> :x  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? jCY~Wc  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 MkW=sD_  
最后来说说怎么处理break和continue Gf8^nfr  
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。 l]G iz&  
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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