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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 0^-1/Ec  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 %FhUjHm  
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, ]_EJ "'x  
e|e"lP  
ceUhCb  
J6C/`)+w  
  class filler ;S5J"1)O~  
  { >* )fmfY  
public : g.wDg  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} GL^84[f-T  
} ; sA|!b.q  
i>aIuQ`pe  
e a3f`z  
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: DCheG7lo{  
2N}UB=J  
v(`9+*  
`Q!#v{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); sq45fRAi  
9{cpxJ  
buu /Nz$  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 .ED8b5t|  
_wp_y-"  
Re<@ .d  
=H_vRd  
二. 战前分析 2CY4nS KW  
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。 !zZ3F|+HB  
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 ]5',`~jkF  
$l=&  
N!~5S`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); M->BV9  
  /* --------------------------------------------- */ AeR*79x  
vector < int *> vp( 10 ); U0ZPY )7k  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); xiy=D5N.=  
/* --------------------------------------------- */ F^Y%Q(Dd7w  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 9-"!v0['  
/* --------------------------------------------- */ m|]:oT`M  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); EGysA{o"X  
  /* --------------------------------------------- */ xS+!/pBf"Y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ;@FCa j&  
/* --------------------------------------------- */ %}}?Y`/W )  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ;u*I#)7  
C7=N`s}  
?D_^8\R  
+:kMYL3  
看了之后,我们可以思考一些问题: i?:#lbw_  
1._1, _2是什么? WYm<_1  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 dJF3]h Y  
2._1 = 1是在做什么? :Xs3Vh,V  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ,}:}"cl  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 0t(2^*I?>  
n/ZX$?tKAK  
\gFV6 H?`  
三. 动工 !B v.@~  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: HJ_8 `( '  
~5>k_\ G8  
]NyN@9u@(  
v|R#[vtFd  
template < typename T > ZV ;~IaBL  
class assignment (_3QZ  
  { 8/<+p? 3p>  
T value; KU^|T2s%  
public : &,tj.?NCn  
assignment( const T & v) : value(v) {} )4R[C={  
template < typename T2 > - VdCj%r>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } pnTz.)'46  
} ; (tCBbPW6T?  
Z.b?Jzj  
%)w7t[A2D  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ?=,7'@e  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment "0Z5cQjg  
+y^'\KN  
fRjp(m  
0|6Y% a\U  
  class holder i1 c[Gk.o  
  { ^"iJ  
public : ~U4Cf >  
template < typename T > D67z6jep(  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const i3cMRcS;  
  { u s8.nL/  
  return assignment < T > (t); \c1>15  
} {^?:-#~h  
} ; d~q7!  
[QIQpBL  
u%5 ,U-  
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: #~4;yY\$I  
PPde!}T$  
  static holder _1; q ,+29  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 /!sGO:  
R[l~E![!j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); T^ - -:1  
而不用手动写一个函数对象。  &\ K  
;B !p4 hu  
-b)3+#f  
:1;"{=Yx}  
四. 问题分析 *xN?5u%  
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。 y Z)-=H  
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。 NU"L1dK @  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 o1k+dJUd  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ZAgtVbO7  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 L) UCVm  
.LGA0  
五. 问题1:一致性 Rq`5ff3,  
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?| \wR\i^  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 4]ko  
-"I9`  
struct holder e-nwR  
  { DT_%Rz~<  
  // wRZS+^hx  
  template < typename T > hxt;sQAo{  
T &   operator ()( const T & r) const :m36{#  
  { PAH#yM2Ic  
  return (T & )r; eIOMW9Ivt  
} 7eW6$$ju,N  
} ; mC3:P5/c  
h+S]C#X,}  
这样的话assignment也必须相应改动: ND/oKM+?  
YxGqQO36  
template < typename Left, typename Right > )@<HG$#  
class assignment _w2KUvG-8  
  { {;O j  
Left l; N36B*9m&p  
Right r; WXG0Z  
public : 7`e<H8g  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} cH5RpeP  
template < typename T2 > ,!X:wY}dW  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 5H,(\Xd  
} ; ,(]k)ym/  
[[xnp;-;  
同时,holder的operator=也需要改动: Hz=s)6$ey  
*$3p3-  
template < typename T > c:+UC  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const c=^69>w  
  { qIB2eCXw  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); k=G c#SD5_  
} /O`R9+;  
]:m4~0^#-(  
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。 J(A+mYr{:  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ,XI=e=  
mo,"3YW  
return l(rhs) = r; +{}p(9w@  
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。 xk3)#*  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: @Y<fj^]k  
P@x@5uC2  
template < typename Tp > ,b?G]WQrHs  
class constant_t g|h;*  
  { rB|4  
  const Tp t; 6q7jI )l  
public : ;F"Tu  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ad52a3deR  
template < typename T > 2/Ye<.#  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ywB0 D`s'  
  { 3>=G-AH/$K  
  return t; <p+7,aE_  
} Mc,p]{<<AV  
} ; i8DYC=r  
&vIj(e9Y  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ,dF Y]  
下面就可以修改holder的operator=了 Y&y<WN}Q  
07:h4beT  
template < typename T > |!1iLWQ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const :c`djM^ll  
  { Yp8XZ 3  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); r5+ MjR  
} NxB/U_j  
?,C'\8'  
同时也要修改assignment的operator() 4{b/Nv:b  
Uo[`AzD3  
template < typename T2 > I*mBU^<9V  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 6;Mv)|FJF  
现在代码看起来就很一致了。 2P{! n#"  
7t78=wpLc  
六. 问题2:链式操作 jO`L:D/C  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 $N|Spp0  
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。 qQS&K%F  
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。 f9'dZ}B  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 G {a;s-OA3  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct kq(]7jU$[  
Bma.Uln  
template < typename T > 6^FUuj.  
struct result_1 APU~y5vG (  
  { (: mF+%(  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 9'KOc5@l^  
} ; 2#' "<n,G  
8P&z@E{y  
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: n.o_._mu2  
9D yy&$s  
template < typename T > (D\`:1g  
struct   ref 59?$9}ob  
  { SW HiiF@  
typedef T & reference; '2{60t_A  
} ; 4 X0ku]  
template < typename T > 3v)`` n@  
struct   ref < T &> E clsOBg  
  { K=dG-+B~}  
typedef T & reference; ,rhNXx  
} ; #Q|ACNpYM  
'jKCAU5/0;  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 4c.!^EiV  
/ 6DW+!  
template < typename T > |Lc.XxBkc  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ,LL=b-Es  
  { }w)wW1&  
  return l(t) = r(t); "h&[6-0'  
} X C '|  
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。 6{ pg^K  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 T`Xz*\}Zb  
a3:1`c/~\  
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 ,4(m.P10  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Q*/jQC  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 eW[](lGWM  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Q?dzro4C  
最后的布局是: w X.]O!^X~  
                Add .?r} 3Ch  
              /   \ =8 DS~J{  
            Divide   5 vGp`P  
            /   \ +^%0/0e  
          _1     3 AHLXmQl  
似乎一切都解决了?不。 H8!lSRq  
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。 f5.Be%  
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。 oCB#i~|>a  
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: t>"|~T$9  
s18A  
template < typename Right > YKa9]Q  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const gy/bA  
Right & rt) const EOf*1/Ih  
  { ~&+8m=   
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); eak+8URo  
} {CGk9g" `  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 \}7xgQ>oV  
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。  .+-7 'ux  
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。 v0+$d\mP4<  
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。 l/bZE.GJ  
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。 !]#;'  
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? sHHu<[psM  
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: .Kk'N  
#vT~D>zj  
template < class Action > iMp_1EXe  
class picker : public Action s%)>O{{)  
  { !GZ{UmwA  
public : d?=r:TBU  
picker( const Action & act) : Action(act) {} [3(lk_t  
  // all the operator overloaded _Ns_$_  
} ; $eh>.c'&]  
Rhh.fV3  
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。 '_o(I  
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: o>\epQt~/p  
<7J\8JR&=  
template < typename Right > +K"d\<  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const lf2(h4[1R  
  { 2Xp?O+b#"O  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); rh6m  
} ?rgtbiSW-  
W/<C$T4  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 4G=KyRKh  
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。 I>spJ5ls  
Q E*`#r#e  
template < typename T >   struct picker_maker F2mW<REg{  
  { zT jk^  
typedef picker < constant_t < T >   > result; |&rxDf}W  
} ; l%MIna/Tp  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > hSSFmEpr  
  { }e&Z"H |  
typedef picker < T > result; 1Ozy;;\-9  
} ; CYN|  
 :O{ ZZ  
下面总的结构就有了: 0-zIohSJdQ  
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。 J, vEZT<Mt  
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。 N(L?F):fT  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 2k"!o~s^  
至此链式操作完美实现。 ?-9It|R  
hdx"/.s  
.06[*S  
七. 问题3 ;bes#|^F  
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。 _0qp!-l}  
[V.#w|n  
template < typename T1, typename T2 > R3@$ao  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y @[Dy  
  { MbjMO"}  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); WY" `wM  
} %P-z3 0FHp  
Ce_E S.  
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: Kv-4VWh  
*9xv0hRQ%?  
template < typename T1, typename T2 > &\/p5RX  
struct result_2 5$L=l  
  { \v[?4 [  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; TSAVXng  
} ; $&[}+??  
xdd;!HK,  
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?  w#\*{EN  
这个差事就留给了holder自己。 uO;_T/^u  
    or]kXefG3  
OMVK\_oXo  
template < int Order > \dw*yZ^  
class holder; Fb9!x/$tGV  
template <> gl~>MasV&  
class holder < 1 > 6l-V% 3-  
  { \w\{x0u  
public : x*2'I  
template < typename T > +Q6}kbDI  
  struct result_1 %>Y86>mVz  
  { ([a[ fi  
  typedef T & result; E;Sb e9]   
} ; n; fUwon  
template < typename T1, typename T2 > S8$kxQg  
  struct result_2 \5s #9  
  { # ^~[\8v>  
  typedef T1 & result; *Af:^>mh  
} ; 7Ta",S@m  
template < typename T > Z:(yX0U,[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ME%W,B.|"s  
  { V"{+cPBO)  
  return (T & )r; 46cd5SLK  
} w0i v\yIRQ  
template < typename T1, typename T2 > lYq4f|5H}m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }^ np  
  { "]M]pR/j  
  return (T1 & )r1; :L!O/Bd8V  
} 43 h0i-%1  
} ; 1IRlFC  
0+P<1ui  
template <> 1JI\e6]I  
class holder < 2 > 8NRc+@f|m  
  { *6trK`tx^  
public : tuF hPqe {  
template < typename T > rL /e  
  struct result_1 - s,M+Q(<  
  { E8=8OX/{Y  
  typedef T & result; ] %y3*N@AZ  
} ; c{dge/2yb  
template < typename T1, typename T2 > 6eNo}Tos9  
  struct result_2 sm~{fg  
  { |E YJbL;1%  
  typedef T2 & result; (!@ Q\P  
} ; ~K-c-Zs#z  
template < typename T > 5uU.K3G7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const DFKumw>!  
  { Z`=[hu  
  return (T & )r; @1w9!\7Vt  
} {{WA=\N8C  
template < typename T1, typename T2 > t)*MLg<C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^/<0r] =  
  { eXqS9`zKr  
  return (T2 & )r2; VQQtxHTC3  
} lbCTc,xT  
} ; X(Wd  
5ZRO{rf  
8Q%rBl.  
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> >。  .UUY9@  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: LXIQpD,M  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 7eh<>X!TX  
1,tM  
return l(i, j) = r(i, j); pa6.Tp>  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) $ {iV]Xt  
;!JI$_ -\  
  return ( int & )i; /~49.}yt  
  return ( int & )j; >0W:snNK  
最后执行i = j; 43"` gF]  
可见,参数被正确的选择了。 Y 7a<3>  
l 4zl|6%  
uK:?6>H  
4+Sq[Rv0  
{g:I5 A#  
八. 中期总结 }E\ b_.  
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: -\b$5oa(  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Jzg>Y?jN R  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 *vL2n>HH  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor [/s^(2%  
\BV$p2m5-  
t4a/\{/#9|  
h@5mVTb}i  
SIBNU3;DL  
f__r " N  
九. 简化 : "|M  
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。 (8(7:aE $  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 BM(8+Wj  
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: _%M5 T  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 u}eqU%  
  +-*/&|^等 1ke H1[  
2. 返回引用。 w"Q6'/P  
  =,各种复合赋值等 9t.u9C=!F  
3. 返回固定类型。 {&2a H> V/  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) eY)JuJ?  
4. 原样返回。 ? 1OZEzA!  
  operator, $*035f  
5. 返回解引用的类型。 "k)}qI{  
  operator*(单目) ?R7>xrp5  
6. 返回地址。 4,8=0[eRG  
  operator&(单目) U>bmCK2  
7. 下表访问返回类型。 =l  %  
  operator[] I Xm}WTgF!  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 *o}LI6_u  
  operator<<和operator>> #1INOR9  
jE /pba4R  
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。 3D)gy9T&l  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: VJK?"mX  
v99gI%TA'  
template < typename Left > wABaNB=9;  
struct value_return v"y0D  
  { O F$0]V  
template < typename T > ,_STt)  
  struct result_1 AY{-Hf&  
  { -^C't_Q o  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Pc+8CuN?  
} ; B0_[bQoc1  
g_kR5Wxpt  
template < typename T1, typename T2 > ,G";ny[$  
  struct result_2 Q}pnb3J>T  
  { 0q|.]:][Eo  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; &d"c6il[  
} ; \+]U1^  
} ; zh5$$*\  
2E V M*^A  
r-27AJu  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait v9<7=D&x  
gk"0r\Eq  
下面我们来剥离functor中的operator() $$U Mc-Pq  
首先operator里面的代码全是下面的形式: e(;1XqLM  
+ 9vd(c  
return l(t) op r(t) wv.FL$f[@  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) K"p$ga{  
return op l(t) yc./:t1at>  
return op l(t1, t2) t`PA85.|d  
return l(t) op K k 5 vC{  
return l(t1, t2) op  tCT-cs  
return l(t)[r(t)] ]zGgx07d  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] S >E|A %  
3Uzb]D~u  
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: ya!RiHj  
单目: return f(l(t), r(t)); SfKm]Z>Hp  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); _{.=zv|3  
双目: return f(l(t)); KfC8~{O-  
return f(l(t1, t2)); )_*<uSl  
下面就是f的实现,以operator/为例 .C]V==z`[4  
5F@7A2ZR  
struct meta_divide ]<9=%m  
  { tBDaFB  
template < typename T1, typename T2 > B;SN}I  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) h/h`?vWu  
  { 6pkZ8Vp:  
  return t1 / t2; ,2Y P D4  
} P4"Pb\o*  
} ; '4gi*8Y  
yY,O=yOjq  
这个工作可以让宏来做: D`nW9i7  
dXAKk[uf  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ @agW{%R:.  
template < typename T1, typename T2 > \ 4::>Ca^{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; X#l]%IrW!  
以后可以直接用 ^i3~i?\,P  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) f/spJ<B).4  
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 _xgF?#  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) g~ tG  
zCrDbGvqF`  
+\SNaq~&  
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 O34'c_ fZ  
|meo  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Evd>s  
class unary_op : public Rettype Vp =  
  { @\[UZVmBw  
    Left l; cswX?MN  
public : liEb(<$a  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Cm:&n|  
SvUC8y  
template < typename T > s>E u[ uA  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8'=8!V  
      { z/bJDSQ  
      return FuncType::execute(l(t)); wAHW@q9CK  
    } gi::?ET/.  
v:s.V>{"S  
    template < typename T1, typename T2 > 6d~[My  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Lp\89tB>  
      { ]?P9M<0PM  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 3}::"X  
    } .lMIJN&/  
} ; q2VQS1R`8  
9XGzQ45R  
8fpaY{]  
同样还可以申明一个binary_op *wW/nr=\;  
S[fzy$">  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > VFN\ Ryd  
class binary_op : public Rettype - #]?3*NO  
  { MRvtuE|g  
    Left l; *#j+,q!X  
Right r; }Sa2s&[<  
public : 7&G[mOx0  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1nh2()QI[  
V}732?Jy  
template < typename T > n8"S;:Zm  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D$k40Mz  
      { J-lQPMI,  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ^ri?eKy.-g  
    } q_Td!?2?  
9WQC\/w  
    template < typename T1, typename T2 > +O23@G?x  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )I<p<HQD  
      { SJ1 1LF3)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); j3QpY9A  
    } {t: ZMUV  
} ; h'wOslyFa  
>8;Co]::kx  
bu"R2~sb  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Yo:l@(  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 M-KjRl  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 8XwAKN:f  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 }fw;{&s{z  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! gkS#=bv9e@  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 89KX.d  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 @L|X('i  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) EzY?=<Y(  
下面是修改过的unary_op TDg#O!DUF  
:u#Ls,OZz  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ;J pdnV  
class unary_op .E|Hk,c9  
  { 1E!0N`E  
Left l; !]Z> T5$  
  0j%@P[zQ  
public : 9&5\L  
=tl[?6  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 'Omi3LXfDT  
/=4P< &J  
template < typename T > SV.\B  
  struct result_1 W5?F?Dp!v  
  { Ltpd:c  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~*-ar6  
} ; p8y_uN QE  
ws5x53K  
template < typename T1, typename T2 > )NZ6!3[@  
  struct result_2 J) v~  
  { u4B,|_MK  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9BB<. p  
} ; |jm|/{lc  
>%+ "-bY  
template < typename T1, typename T2 > 9Qp39(l:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y."ujo#bB  
  { 1&c>v3 $2  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); !c:Q+:,H  
} CFqoD l  
*w4jET>  
template < typename T > X"b4U\A  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &$  F0  
  { ~6@zXHAS  
  return OpClass::execute(lt(t)); Mw7!w-1+  
} !*u5HVn  
Z$0r+phQk=  
} ; ]CH@ T9d5V  
vJ>A >R CB  
S5d:?^PGg  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ^4]#Ri=U  
好啦,现在才真正完美了。 sj2v*tFb  
现在在picker里面就可以这么添加了: ([UuO}m-  
+Uq9C-Iu  
template < typename Right > Jl&bWp^3  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const !U}A1)  
  { :gY$/1SYD  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); pOD|  
} F1R91V|  
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。 b$[_(QUw  
`3kE$h#  
&/=>:ay+#  
%0INtq  
jpyV52  
十. bind ~X5yHf3  
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。 (}O)pqZ>  
先来分析一下一段例子 m{!BSl  
0~A<AF*t  
+-'qI_xo  
int foo( int x, int y) { return x - y;} !$AVl MnJ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 vX)6N#D!  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ,oIZ5u{#,  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 jM1_+Lm1  
我们来写个简单的。 %9[GP7?  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: )(*A1C[  
对于函数对象类的版本: f1=BBQY >  
*)ed(+b  
template < typename Func > a\vf{2  
struct functor_trait <,Sy:>:"  
  { t2p/NIn  
typedef typename Func::result_type result_type; vQ+}rHf`[  
} ;  g}Hk4+  
对于无参数函数的版本: /`\-.S9  
_XXK1H x  
template < typename Ret > |/arxb&  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 7;;W{W%  
  { 2P$lXGjh  
typedef Ret result_type; N$pwTyk  
} ; 10}oaL S  
对于单参数函数的版本: 7zr\AgV9  
|{PQ0DS  
template < typename Ret, typename V1 > '`"LX!"ZO  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > cLr? B;FS  
  { =d~]*[8  
typedef Ret result_type; $DA0lY\  
} ; eno*JK  
对于双参数函数的版本: L)8+/+  
P)1@HDN==  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 1a_;[.s  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > f*XF"@ZQV  
  { {N)\It  
typedef Ret result_type; P(X#w  
} ; zIF &ZYP  
等等。。。 C>v    
然后我们就可以仿照value_return写一个policy -B4uK  
P|h<|Gcp  
template < typename Func > zmr=iK  
struct func_return kUP[&/Lc  
  { ,Lv} Xku  
template < typename T > ?jqZeO#W7  
  struct result_1 @KOa5-u  
  { WcH^bAY6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {6 #3`  
} ; {!N4|  
<g*rTqT'  
template < typename T1, typename T2 > GZZLX19s q  
  struct result_2 7IK<9i4O  
  { `yQHPN0/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~%#?;hJ  
} ; d[~c-G6  
} ; /2FX"I[0V%  
g,,cV+  
v~jN,f*  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 7y[B[$P  
.z[+sy_  
template < typename Func, typename aPicker > e3S6+H),I  
class binder_1 T{)!>)  
  { t<`ar@}  
Func fn; UD9h5PgT  
aPicker pk; dtF6IdAf  
public : RLKO0 #  
r#Pd@SV  
template < typename T > SN]/~>/  
  struct result_1 8ZIv:nO$  
  { dt5gQ9(B  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; qh2.N}lW  
} ; R=e`QMq  
ux =a9  
template < typename T1, typename T2 > kkJg/:g  
  struct result_2 I7uYsjh@u  
  { i44:VR|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; PH7L#H^  
} ; ze 4/XR  
26Yg?:kP  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ;zCHEz  
;8T<L[ ^U  
template < typename T > O Z#?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B}MJ?uvA  
  { #ERn 8k  
  return fn(pk(t)); FdSaOod8  
} ScTqnY$v  
template < typename T1, typename T2 > ;=7z!:)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /tUl(Fp J`  
  { `773& \PK  
  return fn(pk(t1, t2)); Gg!))I+  
} %b*%'#iK  
} ; .U1dcL6  
I#Bz UF  
b9Y pUm7#  
一目了然不是么? r zvX~B6  
最后实现bind eyE&<:F#J  
2tbqmWw/s  
QB.7n&u  
template < typename Func, typename aPicker > B@=Yj_s  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) YL. z|{\e  
  { 0GR9opZtA  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); =&pbh  
} e"2QV vB  
PWmz7*/  
2个以上参数的bind可以同理实现。 F9<OKcXH  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 vr  vzV  
OMZT\$9yT  
十一. phoenix UQ8x #(`ak  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: K@i*Nl  
3(&.[o Z  
for_each(v.begin(), v.end(), *Q>:|F[vM  
( joA+  
do_ b1#=q0Zl  
[ Om^/tp\  
  cout << _1 <<   " , " w* I+~o-  
] 4W?<hv+k7*  
.while_( -- _1), H94.E|Q\+  
cout << var( " \n " ) } -vBRY  
) Z])_E 6.  
); W<4\4  
O)Qz$  
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: KRtu@;?  
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*8-d9C  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 A1q^E(}O  
那么我们就照着这个思路来实现吧: LnDj   
M BT-L  
</X"*G't  
template < typename Cond, typename Actor > HFr3(gNj@  
class do_while _E;Y ~I,i  
  { OGFKc#  
Cond cd; Wa(S20y F  
Actor act; [*G2wP[$  
public : X{ =[q|P  
template < typename T > @"!SU' *  
  struct result_1 #H`y1zm  
  { u\xm8}A  
  typedef int result_type; w#T,g9  
} ; &[RU.Q!_H  
a,~P_B|@  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} t {"iIz_S  
+][P*/Ek  
template < typename T > Y+GeT#VHe  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pG @iR*?  
  { CiI: uU  
  do "^z=r]<5  
    { L_mqC(vn  
  act(t); jyhzLu  
  } 3(+#^aw  
  while (cd(t)); 1RbYPX  
  return   0 ; !h!9SE  
} 'cN#rHPB6  
} ; >e;STU  
#&83;uys  
Q ~JKKq  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). gi'agB^  
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。 ]Rh( =bg  
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。 7[BL 1HI*  
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。 J~3T8e#  
下面就是产生这个functor的类: C-u/{CP  
`HG19_Z  
':D&c  
template < typename Actor > _|3TC1N$n  
class do_while_actor 4D$sFR|?t  
  {  IB{ZE/   
Actor act; Ok~{@\  
public : qLi9ym, ]  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ZT8J i?_n  
G*i#\   
template < typename Cond >  \t# 9zn>  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; o?K|[gNi  
} ; yVHlT  
Nu/Qa:H_{  
|$w={N^4  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 xeM':hD.o  
最后,是那个do_ MW$H/:3  
ASZ5;N4u  
H r^15  
class do_while_invoker 3 9{"T0  
  { Mp"ci+Iu  
public : c48J!,jCd'  
template < typename Actor > w2N3+Tkg  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const xPMyG);  
  { R P:F<`DB|  
  return do_while_actor < Actor > (act); N~; khS]  
} mERrcYY{  
} do_; ;%7XU~<a  
O {6gNR,*  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? cbCE $  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 6!%d-Z7)  
最后来说说怎么处理break和continue %Mng8r  
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。 ;5Vk01R  
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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