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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ;Wedj\Kkp  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 +5qY*$dn  
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, 2b^E8+r9  
) $=!e%{  
j+NsNIJq  
#?klVK&e/  
  class filler LQXMGgp  
  { -E>LB\[t)  
public : v9XevLs  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} p}(pIoyUF  
} ; fO,m_ OR:)  
uQO\vRh0  
mae@L  
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: %eW2w@8]  
Uj twOv|pF  
Bnh*;J0  
H-jxH,mJmW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 7[It  
Mc /= Fs  
21 N!?DR  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 aqKrf(Rv  
g![?P"i^t  
tqzr +  
L&G5 kY`  
二. 战前分析 2}U:6w  
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*'87a9q0  
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 oL -udH  
k`NXYf:  
)Ag{S[yZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |G(I,EPag  
  /* --------------------------------------------- */ DMiB \o  
vector < int *> vp( 10 ); _6]c f!H  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 2!? =I'uMA  
/* --------------------------------------------- */ i^}ib RQbN  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Oj#/R?%,X  
/* --------------------------------------------- */ A?"/ >LM  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); #BwOWra  
  /* --------------------------------------------- */ H-t"Z}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); \ k &ZA  
/* --------------------------------------------- */ h7J4 p  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); )M_|r2dDq3  
lD6PKZ\RIj  
O:jaA3  
o?S!o}  
看了之后,我们可以思考一些问题: \T {<{<n  
1._1, _2是什么? b_']S0$c\  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 s_cur-  
2._1 = 1是在做什么? zszx~LSvIT  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 %H3 M0J2L  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Mi047-% (  
<`d;>r=4z  
Qq3UC%Z1  
三. 动工 Uf#9y182*c  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: zXML<?w  
[U_  
M`H@ % M  
FY"csZ  
template < typename T > b=XHE1^rM  
class assignment W~Q;R:y  
  { 6-QcHJ>m6U  
T value; z4 KKt&  
public : -;iCe7|Twf  
assignment( const T & v) : value(v) {} DeTLh($\  
template < typename T2 > DhN<e7c`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } gmN$}Gy}  
} ; sF~!qag4q'  
`_!R;f  
R})b%y`]  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。  =h|xlT  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 'mk_s4J  
!7Nz_d~n  
sE!$3|Q  
f47dB_{5f.  
  class holder c+501's  
  { r*{`_G=1  
public : Q-Oj%w4e  
template < typename T > .q|k459oi  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const uLSuY}K0  
  { F~?|d 0  
  return assignment < T > (t); , FR/X/8  
} </D )i  
} ; wicW9^ik  
m(Iy W734I  
@4=Az1W*  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 6 tl#AJ-  
&/(JIWc1su  
  static holder _1; yaPx=^&  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 `o?PLE;)p  
Rw)=<XV)6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); a(lmm@;V<  
而不用手动写一个函数对象。 : ZadPn56  
2yV^'o)  
BT"n;L?[  
%H4>k#b@$  
四. 问题分析 J@+b_e*  
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。 GOD{?#c$  
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。 ,,]<f*N  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Bo8NY!  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 zBc |gx  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 =k5O*ql"  
u>/Jb+  
五. 问题1:一致性 m]Mm (7v(  
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?| -PTfsQk  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 9# #(B  
YT6dI"48  
struct holder O]KQ]zN  
  { TQth"Cv2:  
  // 0+/ew8~$  
  template < typename T > 5YYBX\MV  
T &   operator ()( const T & r) const D9!$H!T _  
  { 9-!GYa'Z  
  return (T & )r; Z9eP(ip  
} 6G{ Q@  
} ; =yWdtBng  
 Z>pZ|  
这样的话assignment也必须相应改动: Cv [1HO<  
?}#Iu-IA  
template < typename Left, typename Right > F?t;bV  
class assignment HSVl$66  
  { @hy~H?XN  
Left l; L%+mD$@u  
Right r;  HlEHk'  
public : A9MTAm{  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} M0$E_*  
template < typename T2 > i8S=uJ]n  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } )iFXa<5h  
} ; #Hy\l J  
:6]qr86  
同时,holder的operator=也需要改动: d.HcO^  
1iqgVby  
template < typename T > ]r'D  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const k5Su&e4]]  
  { mtdy@=?1Y  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); hVAatn[  
} ~/XDA:nfL:  
iB`EJftI!  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 v0?SN>fZ  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 BWNI|pq)v  
_3.rPS,s  
return l(rhs) = r; 0Ua=&;/2  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ;#9ioG x  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: =- ,'LOE  
*f_A :`:  
template < typename Tp > 3_`)QYU'  
class constant_t xP/q[7>#Q  
  { U`5/tNx  
  const Tp t; t#3 _M=L  
public : g> ~+M  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} %ZX9YuXQ  
template < typename T > #Ge_3^'  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const aOS,%J^ ?  
  { Hp>L}5 y[  
  return t; 1vxQ`)a  
} ]^T-X/v9  
} ; :HwdXhA6  
k>7bPR5Mw  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 paLPC&G  
下面就可以修改holder的operator=了 `( w"{8laB  
?5/7 @V  
template < typename T > P+=m.  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const cpALs1j:  
  { /|<S D.:  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); <i]0EE}%  
} R PoBF~>  
:`Ut.E~.  
同时也要修改assignment的operator() ?$T^L"~  
x)GheM^  
template < typename T2 > z;F HZb9t,  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } H7z)OaM  
现在代码看起来就很一致了。 i q oXku  
8>Cf}TvErx  
六. 问题2:链式操作 C=]<R< Xy  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 <U1T_fiBoc  
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。 vSC1n8 /  
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。 ! |UX4  
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。 o-7{\%+M  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct k sXQ}BE  
Tjq1[Wq  
template < typename T > *OznZIn  
struct result_1 q?dd5JzZy,  
  { (RV#piM  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Y0T:%  
} ; u[Kz^ga<  
[DH4iG5  
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: v_Sa0}K9  
DXI4DM"15I  
template < typename T >  1n +Uv*  
struct   ref GWWg3z.o"W  
  { _uLpU4# ?  
typedef T & reference; z!O;s ep?/  
} ; ZY]$MZf5yo  
template < typename T > ]oVP_ &E  
struct   ref < T &> iD G&Muc  
  { tWTHyL  
typedef T & reference; n qO*z<  
} ;  Ux*xz|^  
2[ofz}k]r)  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: t;6<k7h  
vj%"x/TP  
template < typename T > bs?\ )R5/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const \}v@!PQl  
  { cZ|*Zpk  
  return l(t) = r(t); ch]Qz[d  
} ][jwy-Uy;  
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。 B qX"La,  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 pxgf%P<7  
2A; i  
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 L?+N:G  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: r=0PW_r:  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 [|oG}'Xz  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 eN.6l2-  
最后的布局是: CLzF84@W=  
                Add JX&]>#6|E  
              /   \ pNOE KiJ  
            Divide   5 ElUFne=  
            /   \ +_J@8k  
          _1     3 XXum2eA  
似乎一切都解决了?不。 v1~l=^4&  
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。 klnNBo!  
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。 JI]Lz1i  
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: lf>d{zd5  
GqL&hbpi  
template < typename Right > 3WF]%P%  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 9;v3 (U+:  
Right & rt) const fYy w2"  
  { ~ Ze!F"  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }.)R#hG?  
} O U7OX]h  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 A?#i{R  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 nc:/GxP  
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。 x}K|\KXy  
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。 fVgK6?<8^  
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。 'yX\y 6I  
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? eUQmW^  
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: Zqm%qm:  
]rj~3du\  
template < class Action > i4D]>  
class picker : public Action Q2ne]MI  
  { *uRDB9#9,  
public : 1$03:ve1  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 4bGvkxZo`$  
  // all the operator overloaded eC"e v5v  
} ; HN NeH;L  
zqdkt `  
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。 L]z8'n,  
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: s3JzYDpy  
.jqil0#)Y"  
template < typename Right > 18%$Z$K,  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ;~:Z~8+{c  
  { _@XueNU1hS  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); xI?'Nh  
} L@[}sMdq(  
P{K\}+9F   
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > >x6\A7  
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。 8BAe6-*S8  
+1c r6a  
template < typename T >   struct picker_maker F~eYPaEKy!  
  { 1VFCK&  
typedef picker < constant_t < T >   > result; .$cX:"_Mk  
} ; XkqsL0\  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 0N!rIz  
  { U`~L}w"  
typedef picker < T > result; tE-bHu370  
} ; J)Yz@0#T(;  
?H_@/?  
下面总的结构就有了: dRzeHuF92  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 j07A>G-=  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Adiw@q1&  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ]lGkZyU hI  
至此链式操作完美实现。 8SroA$^n  
3; z1Hp2X  
m=h/A xW  
七. 问题3 Xbx=h^S  
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。 {Q$8p2W  
b (@GKH"W  
template < typename T1, typename T2 > ;>ml@@Z  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GBS+ 4xL|  
  { +}udIi3:l  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); DQu)?Rsk  
} a|y'-r90  
EY)?hJS,  
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: f\$_^dV  
L^C B#5uG  
template < typename T1, typename T2 > 3hJ51=_0^  
struct result_2 &QQ6F>'T  
  { D5Rp<PBq,  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 7ieAd/:_  
} ; { **W7\h  
x5g&?2[  
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? PS!or!m  
这个差事就留给了holder自己。 ^pY8'LF6  
    1)97AkN(O  
|DsT $ ~D  
template < int Order > S Cn)j:gH;  
class holder; ,bM):  
template <> yfqe6-8U  
class holder < 1 > N2j^fZd_  
  { uTO%O}D N  
public : !w/fw Oo  
template < typename T > >Z gV8X:  
  struct result_1 b!J?>du  
  { #_3ZF"[zq  
  typedef T & result; 6e.l# c!1}  
} ; h{\S'8  
template < typename T1, typename T2 > `25<;@  
  struct result_2 b,jo94.G  
  { GKUjtPu  
  typedef T1 & result; &>Z;>6J,  
} ; Zf??/+[  
template < typename T > N3KI6p6\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3;uLBuZOCN  
  { vq3:N'  
  return (T & )r; C(>g4.-p8  
} nHF~a?|FT  
template < typename T1, typename T2 > /c!^(5K fT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const F]N?_ bo  
  { ;>5]KNj  
  return (T1 & )r1; |RXXj[z  
} +4qR5(W  
} ; y^Q);siSy  
^,f^YL;  
template <> K2v[_a~@  
class holder < 2 > ?} E M,  
  { f"AT@Ga]  
public : b8%TwYp  
template < typename T > &(p5z4Df  
  struct result_1 R S>qP;V*-  
  { Zrgv*  
  typedef T & result; k`z]l;:  
} ; (?GW/pLK]  
template < typename T1, typename T2 > "HH<5  M  
  struct result_2 [P}mDX  
  { *.1#+h/]3  
  typedef T2 & result; M*Q}^<E*  
} ; rmWs o b  
template < typename T > jlqSw4_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |S<!'rY  
  { AG;KXL[V  
  return (T & )r; <{YzmN\Z  
} i]@k'2N  
template < typename T1, typename T2 > cc1M9kVi  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  B"5xs  
  { N K@6U_/W  
  return (T2 & )r2; <7L-25 =  
} 0;OZ|;Z  
} ; |(,{&\  
WyM2h  
xh25 *y  
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> >。 @`^Z5n.4  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Z0XQ|gkH  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ^q%f~m,O<  
J*:_3Wsy  
return l(i, j) = r(i, j); 2FO<Z %Y  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) B T {cTj0W  
7xWJw  
  return ( int & )i; &t!f dti  
  return ( int & )j; ];=|))ky"  
最后执行i = j; 5'w&M{{9  
可见,参数被正确的选择了。 ;'[?H0Jw'  
)Q}Q -Zt  
^4Se=Hr z2  
g]BA/Dw  
?zVE7;r4U  
八. 中期总结 =`C K`x  
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: J^PFhu  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 _oefp*iWS  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 f^IB:e#j;  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor E4.A$/s8[  
n%02,pC6,  
2$o\`^dy  
J?4dafkw  
t47;X}y f  
Bw[#,_  
九. 简化 43rV> W,  
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。 R-mn8N&  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 |;p.!FO  
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: wCj)@3F  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ?T|0"|\"'  
  +-*/&|^等 7pnlS*E.  
2. 返回引用。 oBo |eRIt|  
  =,各种复合赋值等 [W3sveqj&  
3. 返回固定类型。 GI:!,9  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) N+pCC  
4. 原样返回。 aQ&K a  
  operator, L[`8 :}M  
5. 返回解引用的类型。 !g#y$  
  operator*(单目) Cj YI *  
6. 返回地址。 N'pYz0_H  
  operator&(单目) V <ilv<  
7. 下表访问返回类型。 @,W5K$Ka=  
  operator[] Wdj|RKw  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 l$R9c+L=  
  operator<<和operator>> r;wm`(e  
FNo.#Z5+b  
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。 :wUi&xw  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 'cc{sjG  
OF-g7s6VH  
template < typename Left > t2m7Yh5B  
struct value_return E7/i_Xkk  
  { O+[s4]  
template < typename T > 3h A5"G+7  
  struct result_1 EDF0q i  
  { d(KK7SQg  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; g+?2@L$L  
} ; /`y^z"!  
LIyb+rH#yg  
template < typename T1, typename T2 > f*p=j(sF  
  struct result_2 oc[z dIk  
  { qT#NS&T!-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; {V8uk $  
} ; 7m:TY>{  
} ; q_"w,28  
l=#b7rBP  
s;sr(34  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait TS=U%)Ik  
\pP1k.~UnC  
下面我们来剥离functor中的operator() d-8{}Q  
首先operator里面的代码全是下面的形式: (''w$qq"D  
? Y luX  
return l(t) op r(t) 2NB $(4/  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) '#Do( U'  
return op l(t) kN 0N18E  
return op l(t1, t2) joNV4v"=`  
return l(t) op Id8e%)  
return l(t1, t2) op ^}J,;Zhu5  
return l(t)[r(t)] 6 tB\X^  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 0+.<BOcW5  
5Y@Hb!5D  
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: bh3yH>Zns  
单目: return f(l(t), r(t)); XdnpL$0  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); %CUwD  
双目: return f(l(t)); dh%DALZ8t  
return f(l(t1, t2)); Zvra >%  
下面就是f的实现,以operator/为例 tC.etoh  
0vMKyT3 c  
struct meta_divide D'^UZZlI^I  
  { sI{?4k  
template < typename T1, typename T2 > z<J2e^j  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) EZT 8^m  
  { BaMF5f+  
  return t1 / t2; t%@u)bp  
} Y3 -f68*(  
} ; [ /<kPi  
8I<j"6`+Q  
这个工作可以让宏来做: 0sCWIGU W  
ZoCk]hk  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Fzn !  
template < typename T1, typename T2 > \ 'a:';hU3f  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; BA8!NR|  
以后可以直接用 =-qYp0sVP  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ,|j\x  
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 w@\4ft6d  
(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。。。) o"kL,&  
"{c@}~  
h8;H<Y;yQ  
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 #/\Zo &V8  
Kk|)N3AV:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > b'vIX< g  
class unary_op : public Rettype _B vGEM`o  
  { kjt(OFh'Y+  
    Left l; ZmJ<FF4  
public : y I[kaH"J  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 'aS: Azb  
#RKd >ig%  
template < typename T > Qv)DSl  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !FvL2L  
      { Owv}lJ  
      return FuncType::execute(l(t)); +WguWLO"  
    } Z!4B=?(  
pr1kYMrqri  
    template < typename T1, typename T2 > $&i8/pD  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y(Em+YTD  
      { r?pN-x$M=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); u)%/df qzZ  
    } ;{0%Vp{  
} ; <S12=<c?'  
98vn"=3  
JZJb&q){  
同样还可以申明一个binary_op s%A?B 8,  
=dp`4N  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3PkU>+.6  
class binary_op : public Rettype OU*skc>  
  { cqcH1aSv  
    Left l; &4*f28 s  
Right r; &egP3  
public : lbh7`xCR  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &<cP{aBa  
^KV:.up6  
template < typename T > c2]h.G83  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QoMa+QTuc  
      { FS*J8)  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 7 4hRG~  
    } 8k_hX^  
gm1RQ^n,@.  
    template < typename T1, typename T2 > '}q/;}ih  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g``S SU  
      { pezfB{x?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5JG`FRW!  
    } '"h}l`  
} ; ;Q[E>j?w=  
K1o&(;l8G  
Ix0#eoj  
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 "kKIv|`  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 l>("L9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ('.I)n  
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。 ;)ERxMun  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 0QEcJ]Qb8  
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。。。  vF'IK,  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 B|=S-5pv*  
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) <t"fL RX  
下面是修改过的unary_op AU;Iif6  
|_a^+!P  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 0;w84>M  
class unary_op ZR8y9mx2"  
  { 8rNf4]5@X(  
Left l; d~T@fa  
  I}awembw g  
public : %iZ~RTY6 !  
KSU hB  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} %-|$7?~   
<W*6=HZ'  
template < typename T > ,<TJh[TzC6  
  struct result_1 d^"|ESQEU  
  { NYR:dH]N~d  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; P|a|4Bb+fW  
} ; V]Uc@7S/  
$4]4G=o  
template < typename T1, typename T2 > yXf+dMv  
  struct result_2 0bu!(Tpg7  
  { s2#}@b6'.  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |w>d]eA5  
} ; yEVnG` 1  
/KlSI<T@  
template < typename T1, typename T2 > 0 n|>/i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U:|:Y=O?Q  
  { /8/N  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 2TQ<XHA\  
} r\q|DZ7  
"rpP  
template < typename T > |"}rC >+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zGP@!R`_  
  { f2ck=3  
  return OpClass::execute(lt(t)); l_ LH!Tu  
} Y*S(uqM  
v5W-f0Jo  
} ; !{A#\~,  
9CZ EP0i7  
mzf^`/NO  
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 ~le:4qaX  
好啦,现在才真正完美了。 G6X5`eLQ  
现在在picker里面就可以这么添加了: x(:alG%#  
Z|d+1i  
template < typename Right > =3GgfU5k  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const WH. 3  
  { v/,,z+%-  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); =r~ExW}+  
} $8Gj9mw4e'  
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。 &p55Cg@e)  
SYgkYR  
,F=FM>o  
9ol&p>  
k jx<;##R8  
十. bind AzSmfEaU0  
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。 kU{a!ca4  
先来分析一下一段例子 u_Xp\RJ  
zo1 fUsK?  
26=G%F6  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 'lOpoWDL  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 SjvSnb_3  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 :VX2&*  
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。  wKbU}29c  
我们来写个简单的。 N <M6~  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: H^jcWwy:  
对于函数对象类的版本: M'@  
eo&G@zwN   
template < typename Func > <}}u'5;^?x  
struct functor_trait $,nidK!"  
  { <_SdW 5BF<  
typedef typename Func::result_type result_type; ZSLvr-,D  
} ; 4@M`BH`  
对于无参数函数的版本: P6`LUyz3  
~pwk[Q!  
template < typename Ret > $?DEO[p.  
struct functor_trait < Ret ( * )() > EU'P U  
  { /lc4oXG8  
typedef Ret result_type; qU ,{jD$  
} ; %kuUQ%W1  
对于单参数函数的版本:  8(}cbW  
=0>[-:Z  
template < typename Ret, typename V1 > VwT&A9&{8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > \cHF V  
  { O ]t)`+%q  
typedef Ret result_type; }5}#QHF  
} ; k|cP]p4,  
对于双参数函数的版本: 'wo}1^V  
/{-J_+u*%  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > eRg;)[#0>$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > {#z[iiB  
  { ;7(vqm<V2~  
typedef Ret result_type; b:$q5  
} ; XLlJ|xhY-K  
等等。。。 ozl>Au  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Wli!s~c5Fo  
5IbCE.>iU  
template < typename Func > U}GO* +  
struct func_return [+qB^6I+P%  
  { 9jllW[`2F  
template < typename T > B8>@q!G8P  
  struct result_1 [>lQi X  
  { R4S))EHg  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; WPPD vB  
} ; od*#)   
:e\M~n+y  
template < typename T1, typename T2 > F`.W 9H3  
  struct result_2 2c3/iYCKP  
  { qKs"L^b  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Vr #o]v  
} ; {T3wOi  
} ; 1czU$!MV  
kWgrsN+Z  
~$YasFEz  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 /Ur]U w  
$LtCI  
template < typename Func, typename aPicker > ^%qQ)>I=j  
class binder_1 +xNq8yS  
  { hO(A_Bw  
Func fn; h2 >a_0"  
aPicker pk; U \jFB*U  
public : /L` +  
S~GS:E#  
template < typename T > * K0aR!  
  struct result_1 3 op{h6  
  { D+7[2$:z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; EH]qYF.  
} ; 4cDe'9 LA  
\_/dfmlIZ  
template < typename T1, typename T2 > #W/ATsDt  
  struct result_2 ]F"@+_E  
  { J$,bsMIX  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 'Kd-A:K2g  
} ; \Lm`jU(:l  
H~W=#Cx  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} D*ZswHT{y  
D`)K3;h  
template < typename T > _: !7M ^IU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FMC]KXSd  
  { =@MJEo`D  
  return fn(pk(t));  x(A6RRh  
} H1$n6J  
template < typename T1, typename T2 > 2W;2._  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Uq.hCb`:  
  { i.e4<|{  
  return fn(pk(t1, t2)); TmJXkR.5  
} L!~ap  
} ; -K6y#O@@  
</_.+c [  
lO HW9Z  
一目了然不是么? rf]x5%ij  
最后实现bind 0*6Q 8`I  
.L.9e#?3  
STz@^A  
template < typename Func, typename aPicker > 1+qP7 3a^  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) }+K=>.  
  { @ 6H7  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); NdC5w-WY  
} x::d}PP7  
\9]- (j6[H  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ]^<\a=U  
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。 }Zfi/^0U  
877Kv);  
十一. phoenix X=Jt4 h 9  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: wqgKs=y  
Nop61zj  
for_each(v.begin(), v.end(), m,ur{B8 :  
( xp*d:  
do_ `tl-] ^Y2  
[ ~w}=Oby'y  
  cout << _1 <<   " , " kA9k^uR/  
] )#sN#ZR$  
.while_( -- _1), Jv!f6*&<  
cout << var( " \n " ) @?& i   
) gZ=$bR  
); nIqF:6/  
EB p g  
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: 2m9qg-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 %Lq}5zB  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 @2TfW]6  
那么我们就照着这个思路来实现吧: B)rBM  
SBY0L.  
AnpO?+\HF  
template < typename Cond, typename Actor > juxAyds  
class do_while /f hS#+V*  
  { k7M{+X6[  
Cond cd; >L$9fn/J  
Actor act; qJR8fQ  
public : u@Bgyt7Y  
template < typename T > @.pr}S/  
  struct result_1 -?Cu-'  
  { JvS ~.g1  
  typedef int result_type; 4v2JrC;  
} ; ]PbwG  
#r]GnC,  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} e' |c59E  
1U ='"  
template < typename T >  nWUau:%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jn oX%3d-  
  { K] &GSro  
  do tR_DN  
    { !k#N] 9D3  
  act(t); <f0yh"?6VH  
  } ,,-j5Y  
  while (cd(t)); B0^:nYko  
  return   0 ; eGo$F2C6E  
} 2(R{3E4.  
} ; 8an_s%,AW  
<<H'Z  
8qT^=K $  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). GD!!xt  
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。 h9 rrkV9  
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。 z0T6a15f!P  
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。 ?:W=ddg  
下面就是产生这个functor的类: :kXxxS  
$C8s  
3) XS^WG  
template < typename Actor > nDNK}O~'  
class do_while_actor !ce,^z&5  
  { (R!.=95@  
Actor act; )XYCr<s2"  
public : UO-,A j*wW  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ?y^ ix+ M  
oB+@05m8  
template < typename Cond > +Xmza8T9  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; :{?Pq8jP  
} ; &p=(0$0&-  
CDDEWVd  
z{qn|#}  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 M,SIs 3  
最后,是那个do_ '@#l/9  
3.%jet1  
] .c$(.  
class do_while_invoker C3; d.KlV  
  { 6Q`7>l.|?  
public : x!UGLL]_M  
template < typename Actor > D*8oFJub  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ak(P<OC-  
  { D+*_iM6[-  
  return do_while_actor < Actor > (act); T7*p! 0  
} 2O`s'&.h  
} do_; Na`vw  
wodff_l  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? U?ZxQj66}  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 r D|Bj(X8  
最后来说说怎么处理break和continue ] -G~  
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。 !r+SE  
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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