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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda >l7 o/*4  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 jBB<{VV|  
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, 9c?izpA  
lA ,%'+-  
`}=Fw0  
U$J]^-AS  
  class filler Df4n9m}E  
  { i&KbzOY  
public : |Y99s)2&N  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} K:{Q~+   
} ; ]pGr'T~Gj  
h*KhH>\  
Ln: y|t  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Gs9jX/ #  
v>e4a/  
+HcH]D;  
I2/wu(~>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); E7D^6G&i  
f2Slsl;  
  C[Fh^  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ew0 )  
U?rfE(!  
@z,'IW74V  
8~I>t9Q+  
二. 战前分析 }i[jJb`bY  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 %Wu8RG}  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 MdKZH\z/  
Ay_<?F+&  
Gm%[@7-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); K0#tg^z5d  
  /* --------------------------------------------- */ Zsuh8t   
vector < int *> vp( 10 ); pp-Ur?PM  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); [Q*kom :  
/* --------------------------------------------- */ Ga h e-%J  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Kfr?sX  
/* --------------------------------------------- */ E }yxF .  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); q\/|nZO4  
  /* --------------------------------------------- */ 9QYU J  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 4 I~,B[|  
/* --------------------------------------------- */ yQW\0&a$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); \\T I4A^#  
o60wB-y  
Jw^+t)t  
V:+}]"yJ,  
看了之后,我们可以思考一些问题: X >**M  
1._1, _2是什么? {u1t .+  
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。 *83+!DV|  
2._1 = 1是在做什么? +`4|,K7'  
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。 1ERz:\  
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。 +g;G*EP7*  
vB,N6~r>  
6SmSu\lgV  
三. 动工 FJ!>3V;}  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ^ 1g6(k'  
*rbH|o8  
8sIGJ|ku   
Gmwn:  
template < typename T > `rcjZ^n  
class assignment AD5tuY  
  { \}2Wd`kD  
T value; }6KL   
public : 6xOR,p>E  
assignment( const T & v) : value(v) {} `?$R_uFh:  
template < typename T2 > -R8RAwsLG  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Nhf!;>  
} ; qB&*"gf  
;EJ6C#} >7  
7~65@&P>  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %_u3Np  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment s2$R2,  
OO$<Wgh  
0s8S`hCn>  
SUx0!_f*R  
  class holder E8nqEx Q  
  { tQ/w\6{  
public : mI.*b(Irp  
template < typename T > rd"]$_P8O  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const I?PKc'b  
  { -py.Y Z  
  return assignment < T > (t); z#\Z|OKU  
} S38D cWIw  
} ; G ;z2}Ei  
%mq]M  
vS X 6~m  
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: D"o>\Q  
]EK"AuEz`  
  static holder _1; n% *u;iG  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 gC3{:MC-G  
wb{y]~&6K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +F/'+  
而不用手动写一个函数对象。 w&H ?;1  
;?y?s'>t&  
$a-~ozr`C  
`KL`^UqR  
四. 问题分析 T#( s2  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 S)~h|&A(  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 D( _a Xy  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 "qF&%&#r'  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ^fx9R 5E$:  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 E`X+fJx  
/M#A[tZ3  
五. 问题1:一致性 '*T7tl  
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?| z><JbSE?  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 I8[G!u71)_  
C*KRu`t  
struct holder _Y0o\0B  
  { >Z3}WMgBN  
  // fLy s$*^)^  
  template < typename T > :&a|8Wi[W  
T &   operator ()( const T & r) const LHa cHv  
  { A$oYw(m#  
  return (T & )r; +(<CE#bb[  
} T&!>lqU!J  
} ; +zlaYHj  
W<x2~HW(  
这样的话assignment也必须相应改动: E:i3 /Ep?  
KctD=6  
template < typename Left, typename Right > sFGXW  
class assignment [A3hrSw  
  { R#r?<Ofw4  
Left l; /,;9hx  
Right r; Bf7RW[ -v  
public : fg,~[%1  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -1< }_*  
template < typename T2 > R~tv?hP  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } UyJ5}fBJ  
} ; 9M7{.XR,  
g<,|Q5bK  
同时,holder的operator=也需要改动: ZSbD4 |_  
eag$i.^aS  
template < typename T > !WY@)qlf  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const !q/?t XM!  
  { KN%Xp/lkX  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 7?A}q mv  
} 3wr~P  
2V  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 I*24%z9  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Ohjqdv@  
Z|~<B4#c  
return l(rhs) = r; ~gV|_G  
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。 2{ptV\f]D  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ad"&c*m[  
PM_q"}-  
template < typename Tp > ypml22)kz  
class constant_t Fc nR}TE  
  { JL*-L*|Zcl  
  const Tp t; 9@S icqx   
public : oACE:h9U  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} <H 3}N!  
template < typename T > :Ct} ||9/  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const c\R! z&y~  
  { 9(H8MUF0{  
  return t; H\ NO4=  
} 2S/^"IM["  
} ; x^SE>dy ?z  
!,1~:*:  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 X/.|S57  
下面就可以修改holder的operator=了 u]oS91  
gHm ^@  
template < typename T > *D\nsJ*g  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const |D^[]*cEH  
  { Ak1f*HGl|  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); $ D45X<  
} H!xBFiOH$n  
>`lf1x  
同时也要修改assignment的operator() a1Gy I  
kp0>8rkF  
template < typename T2 > +}:c+Z<  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ~=c#Ff =Z  
现在代码看起来就很一致了。 "#p)Z{v"!  
N/y.=]  
六. 问题2:链式操作 l\(t~Q  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 _o`'b80;  
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。 n,fUoS  
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。 PPmZ[N9(;  
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。 n'R 8nn6^  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct V6Q[Y>84~a  
$+rdzsf)+/  
template < typename T > .Wb),  
struct result_1 Xe*  L^8+  
  { 2 OGg`1XX  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; '9b<r7\@  
} ; .2u%;)S  
QXF>xZ~  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 'QkL%z0  
,;{mH]"s  
template < typename T > 8Y4YE(x5  
struct   ref @@! R Iq!  
  { 45_zO#  
typedef T & reference; HM<V$ R  
} ; bbnAF*7s8  
template < typename T > ukZL  
struct   ref < T &> yyZjMnuD  
  { WLizgVM  
typedef T & reference; 4S9AXE6  
} ; ?B[Z9Ef"8l  
w%L0mH2]ng  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: /.}&yRR  
5#iv[c  
template < typename T > MEo+S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Ib!`ChZ  
  { !.F`8OD`u  
  return l(t) = r(t); (D))?jnC  
} AJq'~fC;I  
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。 8mMrGf[Q\  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 H,?AaM[V  
3J@# V '  
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 IoA"e@~t  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: o fN|%g /  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 AU)Qk$c  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 &;,w})  
最后的布局是: Z|3l2ucl  
                Add bluC P|  
              /   \ kR'!;}s  
            Divide   5 C YnBZ  
            /   \ rYc?y  
          _1     3 lKe aI  
似乎一切都解决了?不。 o6svSS  
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。 U-|g tND  
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。 <}B]f1zX  
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: <]"aP1+C  
`33+OW  
template < typename Right > ,Kdvt@vle  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const WT!%FQ9  
Right & rt) const :p OX,  
  { F!.@1Fi1  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); om@` NW  
} ydBoZ3}  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 &?x^I{j  
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。 Inr ~9hz  
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。 v6iV#yz3(  
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<nTo&m_  
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。 Mc{1Cdj  
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? ;g?5V  
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: yzXwxi1#  
l=kgRh  
template < class Action > eZf-i1lJ  
class picker : public Action z07!i@ue~  
  { !dmI}<@&k  
public : 1{"e'[ L  
picker( const Action & act) : Action(act) {} }Z2Y>raA\  
  // all the operator overloaded LkJ3 :3O  
} ; `Ol*"F.+I  
IDcu#Nz`  
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。 -6Cxz./#yS  
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: JTdK\A>l  
KLbP;:sr  
template < typename Right > "i9$w\lm  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const {T=I~#LjMI  
  { w Gw}a[a  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); F4d L{0;j  
} oXfLNe6>L  
tt#M4n@  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > g_.BJ>Uv  
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。 Cm>8r5LG  
U<o,`y[Tn  
template < typename T >   struct picker_maker 00<iv"8  
  { wgI$'tI  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ~ / "aD  
} ; KWU#Swa`  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 6\'v_A O  
  { 5P+3D{  
typedef picker < T > result; V .$<  
} ; >WG$!o+R  
bCc^)o/w  
下面总的结构就有了: ?6~RGg  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 S1zV.]  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 !%]]lxi  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 %vyjn&13  
至此链式操作完美实现。 <gJ|Wee  
0I079fqk<  
~"{Kjr#R  
七. 问题3 e>"{nOY4  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 0 R^Xn  
HOXqIZN85  
template < typename T1, typename T2 > 5Sk87o1E(d  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yS lN|8d  
  { 8(&C0_yD  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); v-&^G3  
} 2I6c7H s  
4B!]%Mw;c  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:  03_tt7  
)%WS(S>8  
template < typename T1, typename T2 > Fb[<YX"  
struct result_2 \y#gh95  
  { N\ GBjr-d  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; c~z{/L  
} ; dIMs{!  
5U%u S^%DP  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? :6Bk<  
这个差事就留给了holder自己。 PK!=3fK4\F  
    ^yjc"r%B  
&!Y^DR/  
template < int Order > 5qB>Song  
class holder; 4*d_2:|u  
template <> SIzW3y[  
class holder < 1 > 8V^gOUF.  
  { ejD;lvf  
public : En-eG37 l  
template < typename T > W<k) '|  
  struct result_1 kLADd"C  
  { j {S\X'?  
  typedef T & result; KZ;U6TBiB  
} ; T3+hxS  
template < typename T1, typename T2 > T? _$  
  struct result_2 /?HRq ?n  
  { lvcX}{>\  
  typedef T1 & result; x~A""*B~  
} ; WWH T;ST  
template < typename T > Y!CZ?c) @  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )vhHlZ *+  
  { ?OlYJ/!z3  
  return (T & )r; LYv+Sv  
} <-X)<k  
template < typename T1, typename T2 > u!X[xe;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]%F3 xzOk  
  { 0t6s20*q  
  return (T1 & )r1; GP[;+xMBh  
} Kl\A&O*{  
} ; ub./U@ 1  
cM.q^{d`  
template <> K|E}Ni  
class holder < 2 > F(}d|z@@  
  { BX2&tQSp  
public : ;sCX_`t0E  
template < typename T > 03AYW)"}M  
  struct result_1 yz,ak+wp  
  { 'I*F(4x  
  typedef T & result; (\,mA-%E  
} ; =`Nnd@3v  
template < typename T1, typename T2 > ~Og'IRf  
  struct result_2 IiS1ubNtZ  
  { %\Ig{Rj;  
  typedef T2 & result; v )4 kS  
} ; Q/-YLf.  
template < typename T > wz T+V,   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const jpT!di  
  { ZXe[>H  
  return (T & )r; FL"IPX;S  
} 1m|1eAGS{  
template < typename T1, typename T2 > PBR+NHrZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const H Viu7kue`  
  { 1K4LEg a`  
  return (T2 & )r2; QWxCNt:^?  
} cSoZq4  
} ; ,1RW}1n  
Su-LZ'C\  
NS mo(c >5  
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> >。 ~iyd p  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Cf2rRH  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Y -7x**I  
Dbz\8gmY  
return l(i, j) = r(i, j); o!wz:|\S  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) %`-NWAXL  
^ D?;K8a-l  
  return ( int & )i; _Ev"/ %  
  return ( int & )j; X*}S(9cg\i  
最后执行i = j; -L</,>p  
可见,参数被正确的选择了。 qm@c[b  
Vy&F{T;$  
eW0:&*.vMj  
2m/1:5  
|#f P8OK  
八. 中期总结 Z:)\j.  
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: 7Ja^d-F7  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ~u/Enl7\-  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 jKM-(s!(  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor VDCrFZ!]  
*M6M'>Tin  
KvkiwO(  
]J?5qR:xCy  
(~zdS.  
nu4GK}xI  
九. 简化 gP^'4>Jr  
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。 >x (^g~i  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 mzfj!0zR*  
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: Q3_ia 5 `O  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ,r:. 3.  
  +-*/&|^等 ([`-*Hy  
2. 返回引用。 W5EB+b49KM  
  =,各种复合赋值等 3,S5>~R=  
3. 返回固定类型。 `{ou4H\  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool)  oC >^V5  
4. 原样返回。 #oJ9BgDry  
  operator, akrEZ7A  
5. 返回解引用的类型。 ,Es5PmV@$%  
  operator*(单目) I]jVnQ>&  
6. 返回地址。 bmzs!fg_~R  
  operator&(单目) ~KHp~Xs`  
7. 下表访问返回类型。 onHUi]yYu{  
  operator[] WVf;uob{  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 @;JT }R H-  
  operator<<和operator>> !N?|[n1  
`b# w3 2  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 P=(\3ok  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: SI8mr`gJ  
hdfNXZ{A"  
template < typename Left > D@7\Fg  
struct value_return yrE|cH'f0  
  { gy_n=jhi+  
template < typename T > 52{jq18&  
  struct result_1 CYes'lr  
  { OB;AgE@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; LtXFGPQf  
} ; V~NS<!+q  
8{epy  
template < typename T1, typename T2 > fW <qp  
  struct result_2 7?Xfge%\  
  { rR^VW^|f  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 3#^xxEu  
} ; k0{Mq<V*%  
} ; .' 3;Z'%"g  
pU<->d;->  
I>C;$Lp]  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait y3))I\QT  
+Y'(,J  
下面我们来剥离functor中的operator() +c+#InsY  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ~~&8I!r e  
H [R|U   
return l(t) op r(t) ^Me__Y  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ,d&~#W]  
return op l(t) ,.x1+9X  
return op l(t1, t2) : -te  
return l(t) op CP["N(fF  
return l(t1, t2) op Ub4j3`  
return l(t)[r(t)] f.,S-1D]h  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Q<wrO  
KZsSTB6J  
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: {CYFM[V  
单目: return f(l(t), r(t)); yLipuMNV  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); $l7 <j_C  
双目: return f(l(t)); *=UEx0_!q  
return f(l(t1, t2)); OiJ1&Fz(  
下面就是f的实现,以operator/为例 s-3vp   
mst-:F[h  
struct meta_divide 2PAo tD4+I  
  { 5 ,quM"  
template < typename T1, typename T2 > gdNEMT  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) > ~J&i3  
  { /2~qm/%Q  
  return t1 / t2; f0O"Hm$Z  
} lk)38.  
} ; nH/V2> Lm  
1vx:`2 A4  
这个工作可以让宏来做: 9p9:nx\  
eM*@}3  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ u01x}Ff~6  
template < typename T1, typename T2 > \ tg7%@SI5^-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ./rNq!*a  
以后可以直接用 yAW%y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) <x53b/ft  
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 [?.k8;k  
(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。。。)  r@/+  
|z-A;uL<  
v0apEjT  
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 &3:-(:<U  
'>@ evrG  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > gY=nU,;  
class unary_op : public Rettype 7??+8T#n*  
  { ,_F1g<^@u  
    Left l; XSpX6fq  
public : d+\o>x|Y!Y  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ApG_Gd.  
P I)lJ\  
template < typename T > .Q>.|mu  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r@%-S!$  
      { MOJKz!%  
      return FuncType::execute(l(t)); SdeKRZ{o  
    } hDSt6O4za  
l> W?XH  
    template < typename T1, typename T2 > g;UB+Y 247  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %8DU}}Rj  
      { +%UfnbZ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); /hQTV!\u  
    } 0h _9  
} ; T oTehVw  
9B{,q6  
wJNiw)C  
同样还可以申明一个binary_op -2{NI.-Xd  
9!NL<}]{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %7x x"$P:R  
class binary_op : public Rettype g~rZ=  
  { :54ik,l  
    Left l; LkK%DY  
Right r; 9i;%(b{  
public : N>/!e787OU  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;xS@-</:  
P\pHos  
template < typename T > ^mv F%"g  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W.'#pd  
      { !9_HZ(W&  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); HQCxO?  
    } g=XvqD<  
yT.h[yv"w  
    template < typename T1, typename T2 > -Wd2FD^x  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &CpxD."8x  
      { G%jgr"]\z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^ Vso`(Ss  
    } !KKkw4  
} ; =\"88e;b2  
#^|y0:  
Nj rF":'Y  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ,.A@U*j  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 >-*rtiE  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 7l/.f SW  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 7/& i'y  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 3LN+gXmU  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 @tGju\E"o  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 7jL+c~  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ePv3M&\J  
下面是修改过的unary_op WXV(R,*Tc  
c @7d4Jz  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > eyUguA<lK\  
class unary_op N?hQ53#3  
  { *?x$q/a  
Left l; 8Wqh 8$  
  ?<)4_  
public : ~_8Dv<"a  
#I8)|p?P  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} I$7|?8  
b"Hc==`  
template < typename T > u1a0w  
  struct result_1 f>!)y-7  
  { c<bV3,  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; '9@S  
} ; p!B& &)&db  
v3PtiKS  
template < typename T1, typename T2 > BbsgZ4  
  struct result_2 55q!2>Jh.  
  { Q]$gw,H"6  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; E6JfSH#  
} ; 5.! OC5tO  
#{K}o}  
template < typename T1, typename T2 > fIe';a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '5V} Z3zJ/  
  { ?1w{lz(P  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); \kWL:uU  
} iMjoa tt  
(+uM |a  
template < typename T > PkX4 !  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |ecK~+  
  { JYbsta  
  return OpClass::execute(lt(t)); ,Ei!\U^)  
} +q n[F70}  
Cm@rX A/  
} ; }?G([s56  
C0C2]xx{  
bpP-wA^Hd  
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 C2t]  
好啦,现在才真正完美了。 X})5XYvA*  
现在在picker里面就可以这么添加了: ^Gi9&fS,  
3 PkVMX  
template < typename Right > Znr6,[U+q  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const I;1W6uD=  
  { |BGB60}]f  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); O|K-UTWH%  
} MrjgV+P}[  
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。 5"sd  
+pUG6.j%  
g y5^JL  
GmhfBW?  
P* X^)R  
十. bind f/xQy}4+~E  
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。 i4T=4q  
先来分析一下一段例子 n( RQre  
#q LsAw--Q  
mrmm@?  
int foo( int x, int y) { return x - y;} |\.:h":!0~  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Me 5Xd|  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 RN^<bt{_U  
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。 K* R  
我们来写个简单的。 [nc-~T+Mo  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ca=sc[ $+  
对于函数对象类的版本: R?{f:,3R  
i%@blz:_Y  
template < typename Func > 8c`E B-y  
struct functor_trait [#@\A]LO  
  { Es<& 6  
typedef typename Func::result_type result_type; ;*%3J$T+  
} ; ,J6t 1V  
对于无参数函数的版本: YCl&}/.pA  
>Nam@,hm  
template < typename Ret > ZLDO&}  
struct functor_trait < Ret ( * )() > "DO|B=EejP  
  { |N5r_V  
typedef Ret result_type; Bnp\G h  
} ; UuS6y9@v  
对于单参数函数的版本: dNu?O>=  
WOg pDs  
template < typename Ret, typename V1 > 2dsXG$-W2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > =jEVHIYt  
  { 7 D(Eo{ue  
typedef Ret result_type; KvjsibI/Y  
} ; S>Z07d6&  
对于双参数函数的版本:  g^l~AR  
!78P+i  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > o75l&`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > _V`F_C\\#  
  { r01u3!  
typedef Ret result_type; *iX PG9XZ  
} ; 4A0v>G`E*#  
等等。。。 A)#w~X4  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy o9rZ&Q<  
sU(<L0  
template < typename Func > ]z O6ESH  
struct func_return #V{!|Y'  
  { M!YGv   
template < typename T > bMq)[8,N  
  struct result_1 15z(hzU?#  
  { IayF<y,8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !'eh@BU;  
} ; s%QCdU ]  
tWyl&,3?1  
template < typename T1, typename T2 > E4$y|Ni"  
  struct result_2 2= Y8$-  
  { |2E:]wT}qg  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ToK=`0#LNK  
} ; ~|G`f\Ln"  
} ; 4|&_i)S-Y  
z6*r<>Bf+b  
7@R^B=pb  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 LC7%Bfn!  
o2D;EUsNX  
template < typename Func, typename aPicker > ,|g&v/WlC%  
class binder_1 )[ QT ?;  
  { q eDXG  
Func fn; 5O(U1 *  
aPicker pk; %I=/ y  
public : wRdN(`;v  
EK.n $  
template < typename T > EfB.K}b^  
  struct result_1 n-9a 0_{k  
  { uZTbJ3$$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2KlVj]!7  
} ; &^`[$LtYd  
shD4";8*@  
template < typename T1, typename T2 > : q>)c]  
  struct result_2 !K-qoBqKM  
  { X$Shi *U[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; N\"Hf=Y(~  
} ; mBxMDnh  
=Fc}T%  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 'l<Oj&E  
:-_"[:t 5Z  
template < typename T > YSzC's[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~Ede5Vg!!2  
  { #@' B\!<@=  
  return fn(pk(t)); )(OGo`4Qz  
} T/0cPn0>  
template < typename T1, typename T2 > NFyV02.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4k9$' k  
  { p"7]zq]'  
  return fn(pk(t1, t2)); n/Dg)n?  
} e,xJ%f  
} ; i[4!% FxB  
{Hie% 2V  
r $[{sW  
一目了然不是么? `,O"^zR)z  
最后实现bind VnqcpJ  
~|[i64V<^  
![!,i\x  
template < typename Func, typename aPicker > nq,:UYNJ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) R , #szTu  
  { R|k:8v{V=  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); TS`m&N{i")  
}  @EURp  
g[' 7$  
2个以上参数的bind可以同理实现。 La28%10  
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。 ly69:TR7I  
'pyIMB?x  
十一. phoenix u aYI3w@^  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 1Vkb}A,'  
[wk1p-hf  
for_each(v.begin(), v.end(), Y3#8]Z_"}O  
( W9{i~.zo  
do_ :]4s;q:m  
[ IA Ws}xIly  
  cout << _1 <<   " , " ^F qs,^~W  
] \PD%=~  
.while_( -- _1), mo9(2@~<  
cout << var( " \n " ) p(-EtxP  
) *Kpw@4G   
); gil:SUW1r  
ecx_&J@D  
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: !u:Fn)j  
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 7yJE+o'  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 A#{I- *D[  
那么我们就照着这个思路来实现吧: p I.~j]*:{  
o^/ fr&,9  
W0;QufV  
template < typename Cond, typename Actor > y<*\D_J  
class do_while OJ7 Uh_;/  
  { lKf kRyO_S  
Cond cd; \[|X^8j  
Actor act; %__ @G_M  
public : P)LQ=b}V#;  
template < typename T > wz@[rMf  
  struct result_1 ?&!!(dWFH  
  { ++UxzUd  
  typedef int result_type; A k~|r#@  
} ; t\]kVo)  
}O+S}Hbwy  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} :#\jx  
<pXOE- G5  
template < typename T > 1;+77<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Zl>wWJ3y  
  { {t4':{Y+  
  do 3DxgfP%n  
    { WZjR^ 6  
  act(t); lYS "  
  } @Z7s3b  
  while (cd(t)); vXZP>  
  return   0 ; ?%%vQ ?  
} 3 g:P>(  
} ; SmRFxqtN  
unRFcjEa  
J7`;l6+Gb  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). CKSs(-hkJ  
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。 ks69Z|D  
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。 1d842pt  
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。 <;@E .I\N  
下面就是产生这个functor的类: [h_d1\ Cr  
i-#Dc (9  
-;;m/QM  
template < typename Actor > m&#D~  
class do_while_actor xIV#}z0  
  { Q/J<$W*,  
Actor act; U6o]7j&6  
public : 1vAJ(O{-  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} + rM]RFi  
+6~zMKp  
template < typename Cond > 1D2RhM%  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; uKTYb#E7  
} ; .g7\+aiTUd  
IGo5b-ds  
0+)1K U)I  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 @ *uZ+$  
最后,是那个do_ D51s)?  
zTl,VIa3p  
J9f]=1`  
class do_while_invoker [g}0.J`_  
  { ![eY%2;<  
public : ++ 5!8Nv  
template < typename Actor > a<]vHC7  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Ji1#>;&  
  { wzmQRn;s  
  return do_while_actor < Actor > (act); 3[?;s}61  
} O2f-{jnTz,  
} do_; }jP/XO1f  
@7;}6,)  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Q'hs,t1<  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 |eFaOL|  
最后来说说怎么处理break和continue ~$rSy|19  
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。 mVN\  
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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