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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda w0OK. fj  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 b8Ad*f\  
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, `l@t3/  
h.%Qn vL  
vYun^(_-  
*J- jr8&  
  class filler N^j''siB  
  { PU\q.y0R  
public : rMx_ <tXX  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} TV2:5@33  
} ; a.ME{:a%  
6iS+3+  
V#FLxITk  
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: Z.19v>-c  
SaScP  
rV{e[fGd  
V3nv5/6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 7[,f;zG  
#_5+kBA+>'  
"A$Y)j<#G  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ^E8Hv  
s7gf7 E#Y  
6H9]]Unju  
[IW7]Fv<F  
二. 战前分析 B9 {DO  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 }6(:OB?  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 p`ZGV97  
p#I1l2nE  
X> KsbOZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 3@A k6Uh  
  /* --------------------------------------------- */ qTex\qP  
vector < int *> vp( 10 ); mQ)l`w Gh  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); MYm6C;o$  
/* --------------------------------------------- */ jP]'gQ!-w  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); *]k"H`JoFC  
/* --------------------------------------------- */ n*|-"'j  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); AY]nc# zz  
  /* --------------------------------------------- */ "R]K!GUU  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); z[Qv}pv  
/* --------------------------------------------- */ Z/;SR""wa  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); mcracj[ B  
g==^ioS}*  
ZaV@}=Rd8  
qdZYaS ~  
看了之后,我们可以思考一些问题: my0->W%L  
1._1, _2是什么? D~,R @7  
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。 <>GyG-q  
2._1 = 1是在做什么? p5hP}Z4r  
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。 `_ L|I s=n  
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。 7u(i4O& k  
_u!G 6   
R["7%|RV  
三. 动工 Fx\Re]~n  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: x]M1UBnMN  
}9dgm[C[b  
DKH9 O  
w[_Uv4M  
template < typename T > _69\#YvCG  
class assignment i vk|-C'\  
  { YG|T;/-  
T value; mUw,q;{  
public : W_EN4p~J  
assignment( const T & v) : value(v) {} |^&e\8>.  
template < typename T2 > >a K&T"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; }  Q.yoxq  
} ; BcWReyO<M  
`XP Tf#9j  
F'!}$oT"  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %Z|*!A+wN5  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment +d96Z^KUhv  
c9'b `#'  
Ws@s(5r  
x@)u:0  
  class holder R& A.F+Zgt  
  { #Ba'k6b  
public : Y_B( R  
template < typename T > 5 Da( DA  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const [d}1Cq=_  
  { r+crE %-  
  return assignment < T > (t); 8Sa<I .l  
} }"v "^5  
} ; |Ca n  
J)_ 42Z  
<o O_wS@:  
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: vbU{Et\ ^  
4a~_hkY]  
  static holder _1; +{Ttv7l_2  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 *np|PyLP:  
t/ w>t! q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); G.8ZISN/  
而不用手动写一个函数对象。 g=wnly  
 LvaF4Y2v  
t!LvV.g+  
Bdi~ B")  
四. 问题分析 Vow+,,oh  
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。 .*{LPfD|  
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。 YDJc@*D  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 3ly|y{M",  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 191)JWfa  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 c3+vtP&  
li?Gb1  
五. 问题1:一致性 W=/B[@3'  
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?| S6uBk"V!  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 O #"O.GX<  
$oz ZFvJF  
struct holder V Puzu|  
  { (msJ:SG  
  // &%<G2x$  
  template < typename T > Om*Dy}  
T &   operator ()( const T & r) const E*zk?G|  
  { +9t@eHJT1  
  return (T & )r; P_}$|zj7  
} wS GUNP9  
} ; 9j/B3CjW  
Fa8>+  
这样的话assignment也必须相应改动: 4I$#R  
_#I0m(  
template < typename Left, typename Right > LdcP0G\"VG  
class assignment dJk.J9Z  
  { hk(^?Fp  
Left l; :Fh* 4 &Z  
Right r; }0 Z3Lrv  
public : ugz1R+f_4{  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} TSeAC[%pL  
template < typename T2 > e>/PW&Z8Z  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } wp$=lU{B  
} ; aE+E'iL  
f-PDgs   
同时,holder的operator=也需要改动: 6xwC1V?:0t  
}0I! n@  
template < typename T > NW$Z}?I  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const &Ef'5  
  { U<t Qj`  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 0>vm&W<?)  
} iVA_a8}  
Wjp<(aY[  
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。 {az8*MR=X  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 CR<*<=rI  
5}f$O  
return l(rhs) = r; HRk+2'wjAz  
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。 NGNn_1  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: I>:'5V  
wx<DzC  
template < typename Tp > r(RJ&\ !  
class constant_t bR.T94-8y  
  { nG2RBeJV  
  const Tp t; <=p"c k@  
public : lPjgBp{/  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} g\ 2Y605DM  
template < typename T > GerZA#  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 0=~Ji_5mB  
  { %k"-rmW  
  return t; 6;ICX2Wq'  
} ~Oolm_+{}  
} ; 8<xJmcTEwO  
3+IS7ATn  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 c#_%|gg  
下面就可以修改holder的operator=了 $OmtN"  
]:F]VRPT  
template < typename T > fZg Z  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Te;`-E L  
  { 7:]I@Gc'  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); u4%-e )$X  
} ]itvu:pl%  
UJO+7h'  
同时也要修改assignment的operator() <w[)T`4N  
"w N DjWv  
template < typename T2 > !r$/-8b  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } y2)~ljR  
现在代码看起来就很一致了。 /@q_`tU  
9+pnpaZB0  
六. 问题2:链式操作 B<i1UJ5  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 =r`>tWs  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ? ;\YiOTda  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 z`{x1*w_  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 yQ\c<z^e  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct gq/q]Fm\  
O -@7n0  
template < typename T > VPK)HzPG,  
struct result_1 ee6Zm+.B  
  { vAX %i(4  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; @A g=2\9  
} ; /|Zk$q.\  
R6!t2gdKe@  
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: &}6=V+J;  
VsFRG;:\U  
template < typename T > t~e.LxN  
struct   ref +YXyfTa  
  { 2: fSn&*/>  
typedef T & reference; (T,ST3{*k  
} ; IU&n!5d$)|  
template < typename T > (.Sj"6+  
struct   ref < T &> .7{,u1N'  
  { R9k Z#  
typedef T & reference; l{6fR(d ?  
} ; (tys7og$'  
_K'YaZTa;~  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ,9=5.+AJ  
fAXF_wj  
template < typename T > g+U6E6}1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const @r=O~x  
  { 64Q{YuI  
  return l(t) = r(t); .a?GC(  
} %vgn>A?]1  
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~j6M4*  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Iq(BH^K  
5@+4>[tw  
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 .- uH ax0  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: pFhznH{0  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 whr[rWt@>  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 _A1r6  
最后的布局是: 1#6c sZW5  
                Add ]v$VZ '  
              /   \ eWE7>kwh  
            Divide   5 624l5}@:  
            /   \ ELPzqBI  
          _1     3 6ID@0  
似乎一切都解决了?不。 ZE#A?5lb  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 /a Nlr>^  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 sZA7)Z`7  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: L~=h?C<  
c#Y/?F2p  
template < typename Right > PIl:z?q({  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ~}+F$&  
Right & rt) const gM&XVhQJ\  
  { *i?#hTw  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :.J Ad$>P  
} s: pmB\  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 .liVlo@  
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。  YH@p\#Y  
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。 <BEM`2B  
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。 .7_<0&kW  
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。 3vepJ) D (  
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? SN' j?-  
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: IN~Q(A]Z%  
E:(DidSE@  
template < class Action > )lwxF P;  
class picker : public Action bW-9YXj%  
  { xim'TVwvC  
public : "w7wd5h  
picker( const Action & act) : Action(act) {} C/_Z9LL?F  
  // all the operator overloaded QZw`+KR  
} ; rv ouE:  
5bBY[qp  
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。 P-U9FKrt  
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: $MhfGMk!'  
O4t0 VL$  
template < typename Right > 7wKT:~~oS3  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const lsq\CavbM  
  { L.X"wIs^  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8Mg wXH  
} Qa>t$`o`  
21_sg f?  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > &!N9.e:-]  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 POB6#x  
Klrd|;C  
template < typename T >   struct picker_maker @? e+;Sx  
  { k}18 ~cWM  
typedef picker < constant_t < T >   > result; l  d  
} ; ^Q,-4\ec  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > V96:+r  
  { [`(W(0U%  
typedef picker < T > result;  2:GS(%~  
} ; t[}&*2"$/  
DXyRNE<G[C  
下面总的结构就有了: XN|[8+#U<@  
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。 '8Wu9 phT  
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。 JP{Y Q:NF  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ZW>iq M^9  
至此链式操作完美实现。 ~'lYQ[7  
ZB+~0[C  
pd^"MG  
七. 问题3 xaI)d/  
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。 .:r l<.  
cfSQqH  
template < typename T1, typename T2 > Yc^;?n`x  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tw k  
  { ?hBjq  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); erlg\-H   
} YUjKOPN  
V10JExsJ  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ;r?s7b/>  
wNvq['P  
template < typename T1, typename T2 > Ky[s& >02  
struct result_2 N||a0&&  
  { lq}m0}9<  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; sU7fVke1   
} ; s'B$/qCkR  
XmJ?oPr7  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ?'I-_9u  
这个差事就留给了holder自己。 BK]5g[   
    FQ_a= v  
<P@ "VwUX  
template < int Order > Kt3T~k  
class holder; tZ>'tE   
template <> {c}n."`  
class holder < 1 > H"NBjVRU%  
  { JCjV,  
public : M.qE$  
template < typename T > ?+_Y!*J2b  
  struct result_1 SDu%rr7sQ  
  { rczwxWK  
  typedef T & result; !,<rW<&;  
} ; fD<0V  
template < typename T1, typename T2 > A=96N@m6  
  struct result_2 +k;][VC[O  
  { zD@RW<M  
  typedef T1 & result; NjFlV(XT}  
} ; o)WzZ,\F^J  
template < typename T > HuLvMYF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const AGhr(\j  
  { R!>l7p/|H)  
  return (T & )r; 1EMrXnv,  
} cC pNF `DN  
template < typename T1, typename T2 > ]?sw<D{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const sjy/[.4-  
  { @HQqHO&N  
  return (T1 & )r1; Esdv+f}4;  
} _a\$uVZ  
} ; tq=7HM  
w&e q *q  
template <> *4y0Hq  
class holder < 2 > ?>Bt|[p:s)  
  { ]|QA`5=$  
public : O:j=L{,d^  
template < typename T > q|_Cj]{  
  struct result_1 o0kKf+[  
  { +2#pP  
  typedef T & result; &ox5eX(  
} ; SoHw9FtS  
template < typename T1, typename T2 > J3 xi5S  
  struct result_2 Ri/D>[  
  { ;"2(e7ir  
  typedef T2 & result; .h-k*F0Ga)  
} ; Iu ve~ugO  
template < typename T > 04c`7[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0zpA<"S  
  { :gM_v?sy  
  return (T & )r; Ssd7]G+n:  
} YeI|&FMX  
template < typename T1, typename T2 > Yb348kRF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !JQ'~#jKN  
  { eB_ M *+^  
  return (T2 & )r2; X\|h:ce  
} w|U 7pUz  
} ; (m() r0:@  
[Qn=y/._r  
+7Qj%x\  
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> >。 7Ga'FT.F  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: \ccCrDz  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Zr|\T7w 3  
;HmQRiCg  
return l(i, j) = r(i, j); `L @`l  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ^ux"<?  
=c#;c+a  
  return ( int & )i; e0g>.P@6  
  return ( int & )j; -:Jn|=  
最后执行i = j; 4Y{&y6  
可见,参数被正确的选择了。 ?Lem|zo  
b/UjKNf@  
Q oWjC  
+ooQ-Gh  
O7xBMqMf  
八. 中期总结 `l-R?C?*!  
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: xeSv+I-b  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 98%6Z8AS6U  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 l)qGG$7$  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor jO5We mqf  
{%8=qJ3@  
E#`JH  
{ \5-b:#_  
IWnyqt(k  
k(wJ6pc  
九. 简化 Dl_SEf6b  
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。 |dqvv  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 1A{iUddR  
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: QW>(LGG=  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 h<FEe~  
  +-*/&|^等 [zhcb+^5l  
2. 返回引用。 O;RNmiVoq  
  =,各种复合赋值等 ; Rd\yAG  
3. 返回固定类型。 6gD|QC~;  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) l`vr({A  
4. 原样返回。 k6??+b:rE  
  operator, 2"B3Q:0he|  
5. 返回解引用的类型。 ?v Z5 ^k  
  operator*(单目) 4.'KT;[_1/  
6. 返回地址。 B=hJ*;:p  
  operator&(单目) !gG\jC~n  
7. 下表访问返回类型。 G2hBJTW  
  operator[] 5U.,iQ(d  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ) q'~<QxI\  
  operator<<和operator>> uH8`ipX  
.iH#8Z  
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。 YbE1yOJ&m  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: J!*Pg<  
Zq>}SR  
template < typename Left > BXX1G  
struct value_return <P<^,aC/j  
  { E3E$_<^  
template < typename T > uT{.\qHo  
  struct result_1 -u%'u~s  
  { P8;f^3V(+/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ot.R Gpg%  
} ; fa;GM7<e)  
-Q P&A >]7  
template < typename T1, typename T2 > gfAVxMg  
  struct result_2 *!x/ia9  
  { +hd1|qa4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 2`w\<h  
} ; s`"ALn8m  
} ; vh6#Bc)i%w  
h}$]3/5H  
4!tHJCq"  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait kC2_&L  
Mq$N ra  
下面我们来剥离functor中的operator() Id'@!U:NA  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ti9 cfv>  
!YEU<9  
return l(t) op r(t) G/C5o=cY  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) $; t#pN/`  
return op l(t) =Pg u?WU@  
return op l(t1, t2) @DYkWivLu  
return l(t) op #L,5;R{`  
return l(t1, t2) op YP vg(T  
return l(t)[r(t)] Y&_1U/}h  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 9=Rj9%  
h\^> s$  
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: JPTVZ  
单目: return f(l(t), r(t)); r&-I r3[  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); hDs.4MZC`  
双目: return f(l(t)); Kq`"}&0b\  
return f(l(t1, t2)); !T 3 Esv  
下面就是f的实现,以operator/为例 g_w4}!|  
s% ~p?_P   
struct meta_divide U[8Cg  
  { ()+;KF8  
template < typename T1, typename T2 > 5-pz/%,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) B.J4}Ua  
  { >}ozEX6c2  
  return t1 / t2; {bvm83{T  
} GQ8r5V4:  
} ; q3E_.{t  
'((Ll  
这个工作可以让宏来做: g1`/xJz|  
P'6(HT>F?  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ !S',V&Yb  
template < typename T1, typename T2 > \ #UH7z 4u  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ^ok;<fJ  
以后可以直接用 (N\Zz*PLz  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) `'`T'+0  
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 <~Tlx:  
(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。。。) i>[1^~;  
jsvD[\P  
VNbq]L(g  
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 Lay+)S.ta[  
B1A5b=6G<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > < &'r_m  
class unary_op : public Rettype R`:NUGR  
  { ^50/.Z >  
    Left l; <`q|6XWL  
public : _k@{> ?(a  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Q(KLx)  
Mr(~ *  
template < typename T > Yn}_"FO'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9c=_p'G3Fw  
      { K/u`W z~A  
      return FuncType::execute(l(t)); SS;QPWRZ  
    } FBcF  
yX(6C]D  
    template < typename T1, typename T2 > n]@+<TA<uA  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $0Y&r]'  
      { v=|BqG`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); OI.2CF  
    } 3HA$k[%7P  
} ; [#td  
s%z'1KPS  
_rqOzE)  
同样还可以申明一个binary_op va8V{q@t'  
zY|]bP[NEH  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > AAdRuO{l1  
class binary_op : public Rettype ^ >ca*g  
  { *[7,@S/<F  
    Left l; v[6BESu  
Right r; b~b(Ed{r  
public : <5(8LMF  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .>?["e#,  
= sIR[V'(  
template < typename T > 88U4I  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |7/B20  
      { -i'T!Qg1  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); /)de`k"  
    } k&DH QvfB  
Prhq ~oI4  
    template < typename T1, typename T2 > 4T9hT~cT7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %~ecrQ;  
      { $YSD%/c  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); fwAN9zs  
    } 4ij`   
} ; 5! Z+2Cu]  
_:'m/K3Ee  
=O)JPo&iwY  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ok\+$+ $ju  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 G"TPu _g  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) _u;^w}0  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 #fGb M!3p  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 9rao&\eH  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Bw*z4qb{yH  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 _T5~B"*  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) oJ8_hk<Va8  
下面是修改过的unary_op 2,&lGyV#  
cJ8F#t  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > &F'v_9  
class unary_op =b%J@}m`&  
  { d=qpTb;(  
Left l; yK?~X V:  
  TKLy38  
public : 31>k3IP&  
u."fJ2}l0X  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Q '+N72=  
0dkM72p  
template < typename T > @LL&ggV?  
  struct result_1 L''0`a. +S  
  { 4!k={Pd  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; fe37T@  
} ; "}SERC7  
mZ;yk(  
template < typename T1, typename T2 > cfeX (0  
  struct result_2 +X*`}-3  
  { 38q@4U=aiw  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,uKvE`H  
} ; &{]%=stI  
4nl>&AV  
template < typename T1, typename T2 > z}bnw2d]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {sm={q  
  { d BlOU.B  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); U*&ZQw  
} b=|&0B$E  
|}M']Vz  
template < typename T > 9x?;;qC"m9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o@>c[knJ  
  { Etu>z+P!  
  return OpClass::execute(lt(t)); R\.huOJh  
} doR'=@ W  
(v  4  
} ; 5GJ0EZ'X  
z)VIbEy  
"]_|c\98  
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 -/gS s<"  
好啦,现在才真正完美了。 " DlC vjc  
现在在picker里面就可以这么添加了: .@6]_h;  
+cV!=gDT  
template < typename Right > (J$A  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const K<]fElh-  
  { T![K i  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); .897Z|$VB  
} 2 !;4mij,  
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。 YQ]H3GA  
rp'fli?0e  
tt^ze|*&t  
f]'@Vt>  
34oL l#q*  
十. bind <Y orQ>  
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。 44W3U~1  
先来分析一下一段例子 KFZ[gqW8YY  
T?\CAk>  
Q"Ec7C5eM  
int foo( int x, int y) { return x - y;} y2+a2  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 =O;SXzgE  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 jVA~]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。 ?UfZVyHv+  
我们来写个简单的。 <{ ) 4gvH  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 4]B3C\ v  
对于函数对象类的版本: ^mum5j  
]Qu12Wg}P  
template < typename Func > tl)}Be+Dt;  
struct functor_trait y:A0!75  
  { fiZv+R<x1  
typedef typename Func::result_type result_type; jO,<7FPs5  
} ; aydal 9M  
对于无参数函数的版本: r6$=|Yto  
KvD$`"L/CT  
template < typename Ret > Iv<9} )2K  
struct functor_trait < Ret ( * )() > DO\EB6xH>%  
  { J7\q #]?  
typedef Ret result_type; mNeW|3a  
} ; x>J3tp$2  
对于单参数函数的版本: ~d8>#v=Q`  
e6R "W9  
template < typename Ret, typename V1 > pMB=iS<E  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 7P`1)juA9  
  { (Z$6J Nkz  
typedef Ret result_type; >o} ati  
} ; 6g"<i}_|  
对于双参数函数的版本: qE{cCS  
jkP70Is  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > W<LaR,7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 1ZL_;k  
  { fv_wK_. %:  
typedef Ret result_type; GiZ'IDV  
} ; !p&'so^-W  
等等。。。 "<2b jy  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy {T.Vu]L80  
v 2GhR*  
template < typename Func > O<h#|g1  
struct func_return `az`?`i7  
  { cA%U  
template < typename T > Zd(d]M_x  
  struct result_1 ^d9raYE`'  
  { 668bJ.M\O  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; c_q+_$t  
} ; 0X?fDz}jd  
B<XPu=|  
template < typename T1, typename T2 > 3b 3cNYP  
  struct result_2 E)hinH  
  { Z]S0AB.Z@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; E`4=C@NN+,  
} ; jp^WsHI3  
} ; FqsjuU@l  
J3x7i8  
%'T>kz*A  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 @L!#i*> 9  
W[>TqT63  
template < typename Func, typename aPicker > |I}+!DDuv  
class binder_1 SU'1#$69F  
  { YhT1P fl  
Func fn; nh=Us^xD  
aPicker pk; arLl8G[  
public : (<C%5xk  
6h_k`z  
template < typename T > |<|,RI?  
  struct result_1 V3W85_*  
  { NydW9r:T  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; k6-n.Rl01  
} ; mF}k}0  
N`Xnoehu  
template < typename T1, typename T2 > *Z`eNz}  
  struct result_2 `7%eA9*.m  
  { E@jl: -*E  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4_%FSW8-  
} ; CDYx/yO  
uHro%UAd  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ^X;Xti  
un^IQMIh  
template < typename T > _O;~ }N4u  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fJw=7t-t  
  { 56Y5kxmi  
  return fn(pk(t)); :J`!'{r  
} C)96/k  
template < typename T1, typename T2 > 'HWgvmw(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bus=LAJt=  
  { _ 1{5~  
  return fn(pk(t1, t2)); 0bxvM  
} ;v +uv f  
} ; `O=;E`ep  
z#J/*712  
WQLL[{mhS  
一目了然不是么? TJ[jZuT:  
最后实现bind 0*;9CH=BE  
DVoV:pk  
q&$0i   
template < typename Func, typename aPicker > CotMV^   
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Z)O>h^0  
  { A%*DQ1N  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); R, w54},  
} T:S{3  
Zc3:9   
2个以上参数的bind可以同理实现。 5652'p  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Z^`=!n-V  
SxW}Z_8x  
十一. phoenix !bV(VRbu  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: l6B^sc*@  
gqdB!l4  
for_each(v.begin(), v.end(), K aQq[a  
( :y-0qz D?  
do_ &Y>~^$`J  
[  mz VuQ  
  cout << _1 <<   " , " A[ECa{ v  
] 2V2x,!  
.while_( -- _1), UE,~_hp  
cout << var( " \n " ) ~R?dDL  
) PDq}Tq  
); 8P<UO  
9MtJo.A  
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: /IJ9_To  
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 88np/jvC{  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 )47j8jL  
那么我们就照着这个思路来实现吧: -KwL9J4u  
ilRm}lU|x  
%QsSR'`  
template < typename Cond, typename Actor > .xz,pn}  
class do_while X\^& nLa  
  { svq9@!go  
Cond cd; M`C~6Mf+  
Actor act; #:vDBP05.m  
public : zUEfa!#?  
template < typename T > 4=F]`Lql  
  struct result_1  `\|3 ~_v  
  { _/]:=_bf_z  
  typedef int result_type; G\:psx/  
} ; M*~v'L_sI  
8/>wgY  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} $>h!J.t  
rGn5Q V  
template < typename T > ;x3 ]4^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J<($L}T*$  
  { nhQ44qRgQ  
  do AeY$.b  
    { %is,t<G  
  act(t); W]!@Zlal  
  } l\sS?  
  while (cd(t)); 2 -p  
  return   0 ; ycl>git]  
} ] EVe@  
} ; o3i,B),K  
Xc9p;B>^Ts  
<(bCz>o|  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). R%)2(\  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 RlslF9f  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 FU (}=5n  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 zhA',p@K?_  
下面就是产生这个functor的类: ^iV`g?z  
d#vS E.&  
m[@%{  
template < typename Actor > +J o 3rX'`  
class do_while_actor Vyq#p9Q  
  { hP4)8>  
Actor act; rAlh& ?X  
public : {7K'<ti  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} oc3dd"8}@  
l6 S19Kv  
template < typename Cond > e\^g|60f_  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; w]W`R.  
} ; PzMlua  
u8<&F`7j  
;* wT,2;  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ^EC)~HP@C  
最后,是那个do_ `bZ2x@  
:tjgg]  
409x!d~it  
class do_while_invoker E~<(i':  
  {  d-ag  
public : un$ Z7W/  
template < typename Actor > T1Gp$l  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const GCP{Z]u  
  { SLQ\Y%F  
  return do_while_actor < Actor > (act); SG dfhno;  
} y~== waZw  
} do_; 2,8/Cb  
j[m_qohd7  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? IDGQIg  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 |5}rX!wS4  
最后来说说怎么处理break和continue vgh ^fa!/  
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。 j.=UI-&m  
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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