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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Jp)>Wd  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 'Y23U7 n0B  
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, hpJ[VKe  
MGn:Gj"d  
O+Z[bis`  
Bkg/A;H  
  class filler U" eP>HHp  
  { Id8^6FLw  
public : $Yfm>4  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} `q Sfo`  
} ; }\5^$[p  
vn;_|NeSf  
G=4Da~<ij  
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: @}@`lv65}  
p"^^9'`=  
"B`yk/GM]  
Bvx%|:R  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); >o{(f  
F5Ce:+h  
YpQ/ )fSEV  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 zjd]65P  
=IBdnEz:M  
+gb2>fei&  
l'YpSO~l7  
二. 战前分析 @W3fKF9*R  
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。 M ,.++W\  
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 Alh"G6  
b6=.6?H@4f  
EgIFi{q=0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); xQs2 )  
  /* --------------------------------------------- */ 2%g)0[1  
vector < int *> vp( 10 ); }vBk ,ED  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); b;\qF&T  
/* --------------------------------------------- */ eK\ O>  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); \ ?['pB  
/* --------------------------------------------- */ cWIX!tc8  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); kQlXcR  
  /* --------------------------------------------- */ GCul6,w  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Q7]:vs)%  
/* --------------------------------------------- */ |YjuaXd7N  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); N>;"r]Rl"  
$x;wnXXXM  
,ZjbbBZ  
rlu{C4l  
看了之后,我们可以思考一些问题: {xr!H-9ZAA  
1._1, _2是什么? k^I4z^O=-;  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 D6Ov]E:fa  
2._1 = 1是在做什么? ji {V#  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 d |Wpub  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 cw#p!mOi~  
7V?]Qif~  
H~RWM'_  
三. 动工 jTk !wm=  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: *%5#\ I  
2#'{Q4K  
ehj&A+Ip  
Y}(#kqh>  
template < typename T > ]5D?Sc#-  
class assignment DV +DJcF  
  {  8YFfnk  
T value; u#XNl":x  
public : Nb\4Mv`  
assignment( const T & v) : value(v) {} A"`6 2  
template < typename T2 > h$|K vS  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } xin<.)!E  
} ; (A`/3Aq+  
4A0R07"  
e#L/  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 B&|F9Z6D  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment y|V/xm+Fp  
0[}"b(O{  
l i}4d+  
7QL>f5Q  
  class holder kV"';a  
  { ch,<4E/c[R  
public : c:"*MM RC  
template < typename T > k!O#6Z  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 7~TE=t  
  { t6_6Bl:  
  return assignment < T > (t); ?m#X";^V  
} j['Z|Am"l  
} ; LKY4rY!|@d  
MdT'xYomzQ  
{6'5K U*RH  
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: =3lUr<Ze  
?,NZ /n  
  static holder _1; 6d"dJV.\  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 [>&Nhn0iY  
'#[U7(lIQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); A:[La#h|p  
而不用手动写一个函数对象。 ohusL9D  
2H fP$.  
<QT u"i  
,6PV"E)_  
四. 问题分析 Y TxUKE:  
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。 Rj9ME,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。 2?rg&og6  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 3toY#!1Ch  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 a9Lf_/w{&  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 `7}6  
')I/D4v  
五. 问题1:一致性 My'M ~#kO,  
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?| & PrV+Lv  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 K97lP~Hu  
z.oDH<1  
struct holder ?qYw9XQYL  
  { Zu:cF+h l  
  // #wbaRx@rc  
  template < typename T > p #'BV'0bl  
T &   operator ()( const T & r) const Y&`Vs(  
  { $bh2zKB)  
  return (T & )r; 2fTkHBhn&  
} ~ C6< 75  
} ; 9+h9]T:9  
8e)k5[\m  
这样的话assignment也必须相应改动: [ivz/r(Rj  
-vwkvNn8  
template < typename Left, typename Right > g"( vl-Uw  
class assignment Y'Sxehx  
  { EnA) Rz  
Left l; C*ZgjFvB  
Right r; Xj"/6|X  
public : fG;)wQJ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `R0>;TdT  
template < typename T2 > L7_Mg{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } U2/H,D  
} ; 75wQH*  
Q bfm*JP~  
同时,holder的operator=也需要改动: P1 =bbMk  
6tI7vLmG  
template < typename T > ~-lIOQ.v  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Tz+2g&+  
  { $&nF1HBI4  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); o1MI&}r  
}  S20x  
$1.iMHb  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Fp4eGuWH#  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ~el#pf~  
wKe^5|Rr  
return l(rhs) = r; j[m\;3Sp  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 F}<&@7kF  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: D}px=?  
}\=9l<|  
template < typename Tp > !V$nU8p|  
class constant_t r ^_8y8&l  
  { HD?z   
  const Tp t; SG |!wH^  
public : t*zve,?}  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {}  BqP:]  
template < typename T > Hx2UDHF  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const KMhoG.$Ra  
  { aoz+g,1 //  
  return t; @5\OM#WT~&  
} >k*QkIyq  
} ; u!oHP  
M:6H%6eT  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 "w= p@/C  
下面就可以修改holder的operator=了 DUEA"m h  
j\q1b:pE  
template < typename T > wd~e3%JM  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ,!F'h:   
  { TgJx%  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); %MU<S9k  
} 1sYwFr5  
X&MO}  
同时也要修改assignment的operator() ,f0cy\.?  
\K`AO{ D@  
template < typename T2 > p*_g0_^  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } HGfYL')Z  
现在代码看起来就很一致了。 +VDwDJ)lG  
z 4Qz9#*"^  
六. 问题2:链式操作 B{H;3{0  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 JVwYV5-O<0  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 E0\ '  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 qc|;qPj   
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 E,shTh%&~  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct - 4'yp  
G~a;q+7v'$  
template < typename T > *y5d&4G2  
struct result_1 &E.0!BuqV  
  { %bZ3^ ub}t  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; U|g4t=@ZR  
} ; &at>pV3_  
t< $9!"  
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: ($7>\"+Tl  
PkF B.  
template < typename T > QB#f'X  
struct   ref :35J<oG  
  { [esjR`u  
typedef T & reference; ETV|;>v  
} ; @7 &rDZ  
template < typename T > {F6hx9?  
struct   ref < T &> TGdD7n&Ehh  
  { Ko\m8\3?fK  
typedef T & reference; 7~C@x+1S/  
} ; .=3Sm%  
K7M7T5<  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ScQJsFE6  
z(g4D!  
template < typename T > ppN96-]^0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const |q^e&M<  
  { rVzj LkN^  
  return l(t) = r(t);  ?Vbe  
} 9Vxsv*OR,  
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。 $.R$I&U  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 r&A#h;EQX2  
q-/A_5>!;f  
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 0gm+R3;k^  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 1& YcCN\k  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 8'Xpx+v  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ;Y?7|G97*S  
最后的布局是: {(o\G"\<XY  
                Add G2ZF`WQ  
              /   \ %N|7<n<S  
            Divide   5 }%| (G[  
            /   \ SgAY/#  
          _1     3 92]>"  
似乎一切都解决了?不。 (+4gq6b  
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。 zc'!a"  
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。 )+RGXV p  
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: cm%QV?  
Q {3"&  
template < typename Right > Z7JI4"  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const +NxEx/{  
Right & rt) const llhJ,wD  
  { (nbqL+  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _I<eJ\  
} [ k^6#TQcn  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 mdypZ1f_  
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{1IRP?S  
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。  X4BDl  
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。 pJ6bX4QnDX  
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。 {K*l,U  
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?  ZajQ B  
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: AQ32rJT8c`  
R/~j <.s3P  
template < class Action > I/|)?  
class picker : public Action !R//"{k0?  
  { HO41)m+&  
public : "6Nma)8  
picker( const Action & act) : Action(act) {} j()_ VoB1  
  // all the operator overloaded M< *5Y43  
} ; YMIDV-  
_;yp^^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。 m qPWCFP  
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: 7{D +\i  
Dgc[WsCEW  
template < typename Right > ym2\o_^(  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const P{)&#HXUVb  
  { 5f=e JDo=x  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %~4R)bsJ'  
} 7xVI,\qV  
$A7[?Ai ?  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ='pssdB  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 -[~{c]/c  
pA!+;Y!ZB<  
template < typename T >   struct picker_maker M98dQ%4I  
  { [m|\N  
typedef picker < constant_t < T >   > result; pb{'t2kk  
} ; uCNQ.Nbf C  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > cwz %LKh  
  { \kzxt/Ow  
typedef picker < T > result; G( nT.\  
} ; I=D`:u\H  
d}>Nl$  
下面总的结构就有了: jXGr{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。 5ii`!y  
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。 k^C;"awh  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 I> =7|G  
至此链式操作完美实现。 d{9rEB?  
PP[{ c  
[bJ"*^M)  
七. 问题3 4eU};Pv  
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。 TcpD*%wW  
>H ic tH  
template < typename T1, typename T2 > gD _tBv  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lk}R#n$  
  { .o:Pe2C  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); u&STGc[  
} ~Msee+ZZ :  
6@wnF>'/\  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: *.Y! ZaK  
[@rZ.Hsl  
template < typename T1, typename T2 > fhLdM  
struct result_2 OB6I8n XW  
  { $Z+N*w~8  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; t<|=-  
} ; hAfRHd  
4oT2 5VH  
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? T d4/3k  
这个差事就留给了holder自己。 KVtnz  
    uTbI\iq  
^-4mZXAy1|  
template < int Order > AcrbR&cvG  
class holder; Mq[;:  
template <> 6[aCjW  
class holder < 1 > Ny*M{}E  
  { 9V.)=*0hp  
public : b\U Q6 V  
template < typename T > V F6OC4 K  
  struct result_1 7T_g?!sdMh  
  { $Fc*^8$ryC  
  typedef T & result;  42Gr0+Mb  
} ; qoB   
template < typename T1, typename T2 > O *H:CW  
  struct result_2 MO9}It g  
  { xPQO}wKa  
  typedef T1 & result; 0Ny0#;P  
} ; #bsRL8@  
template < typename T > yeE_1C .  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const OJ@';ZyT=  
  { mrqCW]#u  
  return (T & )r; &KbtW_  
} d+fmVM?p  
template < typename T1, typename T2 > 70lb6A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -66|Y  
  { "LaNXZ9  
  return (T1 & )r1; z.e%AcX  
} 1 YMaUyL 1  
} ; &^ =t%A%#  
0AJ6g@ t[  
template <> asQ pVP  
class holder < 2 > wy&VClT  
  { : 60PO  
public : xb8fV*RO8A  
template < typename T > }YU#} Ip@  
  struct result_1 X2dTV}~i  
  { u-OwL1S+  
  typedef T & result; %+gze|J  
} ; {'"A hiR/  
template < typename T1, typename T2 > KOhy)h+ h  
  struct result_2 fa\<![8LAU  
  { 6\4oHRJC  
  typedef T2 & result; y\5V (Q\  
} ; S,G=MI"  
template < typename T > +_:Ih,-   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0m7J'gm{  
  { %[lX  H  
  return (T & )r; r5lp<md  
} DXSZ#^,S[W  
template < typename T1, typename T2 > ;NLL?6~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const L9fhe,en  
  { <g>_#fz"K  
  return (T2 & )r2; 2?Q IK3"v  
} # Sb1oLC  
} ; v}xz`]MW<,  
AJt0l|F  
y"e'Gg2  
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> >。 1'c!9  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: {(D$ Xb  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: [Gh T.  
MyCX6+Ci)  
return l(i, j) = r(i, j); ~;UK/OZ  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) )uwpeq$j7l  
{* >$aI  
  return ( int & )i; ^5=}Y>EJO  
  return ( int & )j; 0J@)?,V-.  
最后执行i = j; k W/3 Aq7r  
可见,参数被正确的选择了。 G{+sC2  
=zqOkC h$  
PS`)6yn{_  
?h1]s&^| 2  
n$5,B*  
八. 中期总结 a3HT1!M)  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: UgSSZ05Lq  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 W qci51y>#  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 )P:TVe9`  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor u6t.$a!5  
pL-p  
ecA0z c~  
B wtD!de$  
COJqVC(#  
-HZvz[u  
九. 简化 O:xRUjpL  
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。 HxU.kcf  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 sb4r\[?  
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: aWOApXJ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 W zy8  
  +-*/&|^等 NkNw9?:#4  
2. 返回引用。 bi#o1jR  
  =,各种复合赋值等 o2a`4K  
3. 返回固定类型。 (d4zNYK  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ^tc@bsUF  
4. 原样返回。 {r[ *}Bv  
  operator, WZ6!VE {  
5. 返回解引用的类型。 [g&Q_+,j  
  operator*(单目) Wj.)wr!  
6. 返回地址。 ;op+~@*!  
  operator&(单目) qO&:J\d  
7. 下表访问返回类型。 e3) rF5pp  
  operator[] F~W*"i+EZ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ,dzbI{@6  
  operator<<和operator>> lQi2ym?  
f+fF5Z\  
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。 ?ohLcz  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: jY87N Hg  
0/{-X[z  
template < typename Left > aJI>qk h?]  
struct value_return Yfxc$ub  
  { Mgcq'{[~Y=  
template < typename T > k5g\s9n]  
  struct result_1 ;&Eu< %y  
  { |=jgrm1yj  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; p_B,7@Jl  
} ; gOgG23 x  
Qi6vP&  
template < typename T1, typename T2 > Zm&Zz^s  
  struct result_2 8{%/!ylJz  
  { L!mQP  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; akJ{-   
} ; mQ VduG  
} ; 1m}'Y@I  
rZ:  
?kE2 S6j5  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait *=^_K`y  
I[tU}ojP  
下面我们来剥离functor中的operator() +vDT^|2SF  
首先operator里面的代码全是下面的形式: s:I^AL5  
-uy}]s5Qu  
return l(t) op r(t) =*8"ci $  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) !QcgTW)T  
return op l(t) lS XhHy  
return op l(t1, t2) }! zjj\g^  
return l(t) op W!XFaA$  
return l(t1, t2) op 7D9R^\K  
return l(t)[r(t)] r-4I{GPb  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 0 I;>du  
"9kEqz4a  
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?jjY4u  
单目: return f(l(t), r(t)); ;PG'em  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); asPD>jc  
双目: return f(l(t)); Lm-}W "7  
return f(l(t1, t2)); PCt&66F   
下面就是f的实现,以operator/为例 8Q#&=]W$  
97F$$d54T  
struct meta_divide Br \/7F  
  { V&h ,v%$  
template < typename T1, typename T2 > eA{,=, v)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) t m5>J)C  
  { 9L!Vj J  
  return t1 / t2; 4.H!rkMM  
} ``aoLQc`  
} ; >%Y.X38Z[  
,A[HYc|uy  
这个工作可以让宏来做: c{||l+B  
mc!3FJ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ YwB 5Zqr  
template < typename T1, typename T2 > \ yMX4 f  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; %4n=qK9T 5  
以后可以直接用 Z PZ1 7-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) dn%/SJC  
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 #?}Y~Oe  
(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。。。) Y$oBsg\v  
8ne5 B4  
6\~m{@  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 oY+RG|j@  
A{&Etu(K  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > r)U9u 0  
class unary_op : public Rettype pxDZ}4mOh  
  { &(Xp_3PO  
    Left l; \Cx3^ i X  
public : ->8n.!F}  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} nqiy)ZN#R  
Y*w< ~m  
template < typename T > -pg7>vOq  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P 3lN ns3  
      { tC|5;'m.2  
      return FuncType::execute(l(t)); Fo~C,@/Qt  
    } 2<u vz<B  
Z(xn-  
    template < typename T1, typename T2 > V :d/;~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hDmVv;M:  
      { ='soSnT  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); AbcLHV.  
    } Z [68ji]  
} ; <;v{`@\j{  
x6:$lZ(  
"* 'rzd  
同样还可以申明一个binary_op w5qhKu!1  
v[ F_r  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {(xNC#   
class binary_op : public Rettype Ai#W. n  
  { #-e3m/>  
    Left l; 8&`s wu&  
Right r; xo^_;(;  
public : (Ca\$p7/  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} joM98H@  
K;[V`)d'  
template < typename T > fFSW\4JD=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OP:;?Fs9`  
      { tb0s+rb  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 9H.E15B  
    } u7a4taM$d  
9%\q*  
    template < typename T1, typename T2 >   ;h  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .bL{fBTT~  
      { I"<~!krt%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ps<JKHC/c  
    } `33h4G  
} ; ?P"ht  
m;Sw`nw?  
-R6z/P (}  
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 ?*}V>h 8m)  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Z(Q?epyT  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) p?Yovckm  
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。 &Hh%pY"  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! (`>4~?|+T  
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。。。 oX?2fu-  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 FA4bv9:hi  
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) v,p/r )E  
下面是修改过的unary_op vQBfT% &Q-  
WdIr 3  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > hnE@+(d=qJ  
class unary_op  $7|0{Dw  
  { o`G'E&  
Left l; {#Gr=iv~N  
  `[o^w(l:5@  
public : 8a-[Q  
A!iV iX &y  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Q6}`%  
K 7YpGGd5  
template < typename T > b?HW6Kfc  
  struct result_1 Q&n  
  { `' 6]Z*  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; E$8GXo00v  
} ; gDAA>U3|$  
].:S!QO  
template < typename T1, typename T2 > (M5=8g%>d  
  struct result_2 >@T ZYdl  
  { !>t |vgW  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; rJ!xzge;G  
} ; UXIq>[2Z1  
.F 3v)  
template < typename T1, typename T2 > 3(FJ<,"D}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GHYgSS  
  { hiP^*5h  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ChmPO|2F  
} vK2L"e  
K mL PWj  
template < typename T > 5^P)='0*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w6#hsRq[C  
  { i ]F,Y;&|  
  return OpClass::execute(lt(t)); /=Q7RJ@P  
} :LcR<>LZ  
i~l0XjQbs  
} ; $?;aW^E  
OZk(VMuI  
8$3Tu "+;  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ^pZ(^  
好啦,现在才真正完美了。 C/ ;f)k<  
现在在picker里面就可以这么添加了: wl5!f|  
t^uX9yvx  
template < typename Right > 4-cnkv\~  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const G}f.fR Y  
  { M;3uG/E\  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); O '$:wc#  
} pD`7N<F 3  
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。 Ng+k{vAj  
bU_9GGG|  
HjV83S;  
:K2N7?shA  
Q1s`d?P/`  
十. bind &t%ICz&3  
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。 Ybd){Je"z  
先来分析一下一段例子 - n11L  
a.c2ScXG  
\JN<"/  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 1 ht4LRFi  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 \{NeDv{A  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 >JC.qjA  
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。 3- LO  
我们来写个简单的。 ~u}[VP  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: wm@1jLjrQ  
对于函数对象类的版本: WWq)Cw R  
0W]Wu[k  
template < typename Func > d [K56wbpx  
struct functor_trait 9[$g;}w  
  { eFZ`0V0  
typedef typename Func::result_type result_type; f9OVylm  
} ; VbA#D4;  
对于无参数函数的版本: 9{ciD "!&V  
(AR-8  
template < typename Ret > f N t  
struct functor_trait < Ret ( * )() > rmWG9&coW  
  { 8]2S'm xE  
typedef Ret result_type; #M{}Grg  
} ; 4S03W  
对于单参数函数的版本: 1N:eM/a  
O6boTB_2  
template < typename Ret, typename V1 > 6OIA>%{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 7jEAhi!Cq(  
  { Z@~8iAgE  
typedef Ret result_type; W&Fa8  
} ; <8j n_6  
对于双参数函数的版本: 3H4p$\; C  
+J.^JXyp0  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 5l{_E:.1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 51&wH  
  { 8kO|t!?:U  
typedef Ret result_type; b4,yLVi<T  
} ; tEf-BV;\y  
等等。。。 2R|2yAh  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 0/-[k  
R,6?1Z:J  
template < typename Func > HHg=:>L z  
struct func_return MZ% P(5  
  { qK(? \ t$  
template < typename T > S }fIZ1  
  struct result_1 6=|Q>[K  
  { M{hA`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; '4N[bRCn  
} ;  (lt/ t  
 !X |Tf  
template < typename T1, typename T2 > %T1(3T{Li  
  struct result_2 ]+fL6"OD/2  
  { ){8^l0b  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~#) DJ  
} ; ?t?!)#X  
} ; Vf O0 z5&  
D>LdDhNn,`  
k('2K2P  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 &b{L|I'KYT  
7!L"ef62o  
template < typename Func, typename aPicker > +F+jC9j(<  
class binder_1 ]sbu9O ^"f  
  { #[Ns\%Ri0  
Func fn; ZTHr jW1  
aPicker pk; ?4gYUEM#  
public : U'Vz   
5k<HO_]  
template < typename T > l|5ss{llR  
  struct result_1 *3. ]  
  { mlIc`GSI  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; =`.9V<  
} ; Nu|?s-   
ihs@ 'jh  
template < typename T1, typename T2 > 6VCw>x  
  struct result_2 vgsu~(L;  
  { IvH0sS`F  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; MPNBA1s  
} ; bha_bj  
~Dgui/r9J  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Sh{odrMj*  
^Z2%b>  
template < typename T > cl14FrpYu  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /5zzzaj {  
  { [Zgy,j\ \  
  return fn(pk(t)); j3A+:KDn3n  
} /I".n]  
template < typename T1, typename T2 > oX!s u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $6ITa}o  
  { KRm4r  
  return fn(pk(t1, t2)); [wIyW/+  
} >(d+E\!A  
} ; ZLo3 0*  
sveFxI  
tA'i-D&  
一目了然不是么? <>2QDI6_  
最后实现bind )3z.{.F  
31J7# S2  
IKAF%0[R|j  
template < typename Func, typename aPicker > cUS2* 7h  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) `(Ei-$ >U&  
  { 6n;ewl}  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);  @(Q4  
} 42Ql^ka  
$mp7IZE|  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Lf7iOW9U3  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ,]20I _  
PP$Ig2Q  
十一. phoenix 1AA(qE  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Yo(8mtYU  
i~k?k.t8  
for_each(v.begin(), v.end(), qdUlT*fw  
( F'|,(P  
do_ ^3AJYu  
[ -/7[_,  
  cout << _1 <<   " , " Tcr&{S&o  
] j+Wgjf  
.while_( -- _1), (?q]E$ @  
cout << var( " \n " ) .{)b^gE  
) 0.&gm@A~c$  
); yTbBYx9Bi  
RwT.B+Onuy  
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: d|DIq T~{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 ZYu^Q6 b3  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 0~BQ8O=+mn  
那么我们就照着这个思路来实现吧: zB 7wGl9  
-hhE`Y  
/sJk[5!z  
template < typename Cond, typename Actor > Cg)#B+  
class do_while %l3RM*zb  
  { ?mgr #UN  
Cond cd; kZF\V7k  
Actor act; 5F&i/8Ib  
public : ]P]lG-  
template < typename T > c3oI\lU  
  struct result_1 qY#*zx  
  { ^W#[6]S  
  typedef int result_type; @yobT,DXi  
} ; XTHrf'BU  
:GGsQ n  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} K\n %&w  
^k u~m5v  
template < typename T > hFQC%N. '  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Zad+)~@!tq  
  { | %6B#uy  
  do w&C SE  
    { '_(oa<g  
  act(t); QZQ@C#PR;  
  } ;|9VPv/  
  while (cd(t)); o)1wF X  
  return   0 ; lywcT! <  
} 9n9/[?S  
} ; QF-.")Z  
1mA)=hu  
Ig$5Ui  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). n>Zkx+jLj<  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 =U|J{^ >I  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 EKwS~G.b!  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 l  4~'CLi  
下面就是产生这个functor的类: MY1 tYO  
u'?t'I  
@A$%baH0  
template < typename Actor > Q"Q|]f*  
class do_while_actor w&f29#i;b  
  { unjo&  
Actor act; ;x+4jpH]B  
public : x2|DI)J1'  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} !.3 MtXr  
'90B),c{  
template < typename Cond > /Tv< l  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; oHeo]<Fbv  
} ; ,{zvGZ|  
MQ,$'Y5~H  
| b@?]M  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 |Zkcs]8M!  
最后,是那个do_ kv`x  
GlD@Ud>o)  
Q9W*)gBv n  
class do_while_invoker UP,0`fh(y  
  { T_YN^za(q  
public : UPJgTN*  
template < typename Actor > YXD1B`23  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Eb{TKz?  
  { SOP= X-6f  
  return do_while_actor < Actor > (act); <<n8P5pXt  
} F!aYK2  
} do_; ~{+J~5!;<H  
t7)Y@gRy  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? S :(1=@  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 qJISB7F[%O  
最后来说说怎么处理break和continue lzuPE,h  
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。 <NS= <'U  
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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