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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda >c\'4M8Cz  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 !~m)_Q5?~  
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, `.Y["f 1B  
._-^ 58[  
[L|H1ll  
b'O>&V`  
  class filler A(W%G|+  
  {  e1S |&W8  
public : wQ*vcbQX*  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Vur$t^zE  
} ; n%3rv?m7  
W cPDPu~/  
gT'c`3Gkz  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: II)\rVP5  
 ^P~%^?(  
}q G{1Er  
7tfMD(Q]e/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); .Frc:Y{  
['sj'3cW-  
F5wCl2I  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 *|Q'?ty(x  
?7@B$OlU  
c\-5vw||b  
0V"r$7(}  
二. 战前分析 Av^{$9yl  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 4Ucg<Z&%  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Ji :2P*  
"'4R _R  
tjBs>w  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Z2(z,pK  
  /* --------------------------------------------- */ KIC5U50J  
vector < int *> vp( 10 ); Y]P'; C_eP  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); iP~5=  
/* --------------------------------------------- */ wXMKQ)$(  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 1%]| O  
/* --------------------------------------------- */ Z%y>q|:  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); '+?AaR&p?  
  /* --------------------------------------------- */ P \tP0+at  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); u&/q7EBfP  
/* --------------------------------------------- */ |o6 h:g  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); \-0@9E<D  
Al09R,I;  
T(MS,AyD]  
UZi^ &  
看了之后,我们可以思考一些问题: ,3.E]_3 xX  
1._1, _2是什么? $\Bzp<SN`  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 wOOBW0tj  
2._1 = 1是在做什么? pzbR.L}'D  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 (8TB*BhQ_  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 5DK>4H:  
Yc3\NqQM  
%I9{)'+@x  
三. 动工 mM!'~{r[-  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 'C8VD+p  
{E-.W"t4  
4*}[h9J}\  
E0'+]"B  
template < typename T > NZdjS9  
class assignment 9h> nP8  
  { OXe+=Lp<  
T value; "+/%s#&  
public : n1m[7s.[&  
assignment( const T & v) : value(v) {} OSQZ5:g|  
template < typename T2 > B8UtD  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } k"&l o h  
} ; &PVos|G  
lYmqFd~p  
N+ZDQa[  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 PElC0 qCn[  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment L^bt-QbhO  
SNV~;@(h  
fuSfBtLPR#  
ZQXv-"  
  class holder 8^\}\@  
  { y=g9 wO  
public : %tul(Z~<1  
template < typename T > d9>*a$x;/  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const +PgUbr[p  
  { ~T@t7Cg  
  return assignment < T > (t); 6zh<PETa03  
} w F6ywr  
} ; XK??5'&{  
KY34Sc  
XI:8_F;Q  
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: tvXoF;Yq  
rqW[B/a{  
  static holder _1; =+5z;3  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ~\kJir  
wgfA\7Z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,Tc3koi  
而不用手动写一个函数对象。 A<P3X/i  
U/F<r3.`#  
JYuI~<:  
' QGacV   
四. 问题分析 0 zm)MSg  
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。 g?N~mca$  
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。 ;,P-2\V/  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 )OQhtxK  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 D FDC'E  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 {6{y"8  
MJNY#v3  
五. 问题1:一致性 ASmMj;>UM  
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?| ^?PU:eS  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 x{4Rm,Dxn  
>dKK [E/[d  
struct holder rt">xVl  
  { Ft%HWGE  
  // j !^Tw.Ty  
  template < typename T > !Ic;;<  
T &   operator ()( const T & r) const S<}2y9F  
  { - s[=$pDU  
  return (T & )r; Gt#Jr!N~  
} s2f9 5<B  
} ; /2}o:vLj  
iEx.BQ+  
这样的话assignment也必须相应改动: v{{Cj83S+  
z'@j9vT  
template < typename Left, typename Right > H QHFD0hv  
class assignment N]n]7(e+0C  
  { +5J"G/f  
Left l; jVP70c  
Right r; n]M1'yU  
public : FTM(y CN  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} D|-^}I4  
template < typename T2 > $=dp)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } @L^Fz$Sx  
} ; (<sZ8n=AD  
!0ly1T 9  
同时,holder的operator=也需要改动: TDI8L\rr  
6o@}k9AN  
template < typename T > whb|N2  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const &gJKJ=7  
  { o(xRq;i  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); J ytY6HF  
} xdWfrm$;ZA  
 w0QN5?  
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。 ^l1tQnj)7  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 EtN@ 6xP  
gfQ&U@N  
return l(rhs) = r; [?3*/*V  
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。 !_GY\@}  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: K/RQ-xd4  
=PHl|^  
template < typename Tp > j,Sg?&"%=  
class constant_t 4 -)'a} O  
  { {Z[yY6Nu  
  const Tp t; Z J(/cD  
public : * d6[k Y  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} -_=0PW5{  
template < typename T > l,uYp"F,ps  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ||v=in   
  { }*Qd]\fy  
  return t; y e!Bfz>  
} T!$7:% D  
} ; 1lyJ;6i6L  
uY0V!W  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 9@AGx<S1  
下面就可以修改holder的operator=了 K%LDOVE8e  
VlW#_.  
template < typename T > T=cSTS!P;q  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ln.kEhQ3B  
  { GF~^-5  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); *Yv"lB8  
} 3{_AzL  
 t K;E&:  
同时也要修改assignment的operator() 1A^iUC5)  
o D;  
template < typename T2 > Z+ubc"MVb  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } >4TJH lB}8  
现在代码看起来就很一致了。 *ggTTHy  
WrbDB-uM  
六. 问题2:链式操作 oR}ir  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 "?,3O2t  
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。 1!/+~J[#  
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。 Pg[zRRf<  
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。 b3b 4'l   
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct q3Umqvl)oe  
>_M}l @1  
template < typename T > mOwgk7s[ J  
struct result_1 z.1 6%@R  
  {  N>`+{  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; wo2^,Y2z+  
} ; I^Ichn  
7HPLD&WPt  
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: c?) pn9  
7UHqiA`L  
template < typename T > #%VprcEK  
struct   ref $gDp-7  
  { Orh5d 7+S  
typedef T & reference; B%6bk.  
} ; 3DK^S2\zBm  
template < typename T > R+]p -NI^  
struct   ref < T &> ->wY|7  
  { d_J?i]AP|'  
typedef T & reference; 0!=e1_  
} ; 2a.NWJS  
Js+d4``W  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: M)Rp+uQ  
V$ 38  
template < typename T > fLI@;*hL0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const p@i U}SUaE  
  { >0 !J]gK  
  return l(t) = r(t); }SitT\%  
} Z.6`O1OY}?  
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。 S !c/"~X+  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 +azPpGZ=  
y NV$IN%  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 `m<="No  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 'lC"wP&$  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 t)XV'J  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 !qrF=a  
最后的布局是: };oRx)  
                Add fH`1dU  
              /   \ $ O}gl Q  
            Divide   5 "EEE09~l\  
            /   \ lNsPwyCoj  
          _1     3 I.x0$ac7  
似乎一切都解决了?不。 1+eC'&@Xjt  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 6}iIK,Om  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 lG# &Pv>-  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: |D]jdd@!a2  
Xz]}cRQ[  
template < typename Right > JS(KCY9  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const um ,/^2A  
Right & rt) const mf}?z21vD  
  { 7/Lbs  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {h9#JMIA  
} *\VQ%_wg  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 }i[i{lKj  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 yE"hgdL  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ,6t0w|@-k  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 d0-}Xl  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 8w2+t>?  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? Gw+z8^|C&}  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ,?&hqM\  
AZl=w`;/O%  
template < class Action > 44%::Oh  
class picker : public Action GQ8I |E  
  { ][G<CO`k  
public : 4D58cR}  
picker( const Action & act) : Action(act) {} a*SJHBB  
  // all the operator overloaded k9^P#l@p  
} ; T$}<So|  
VKN^gz  
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。 _|A)ueY  
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: m@zxjIwT  
W:5m8aE\  
template < typename Right > +!_^MBkk  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const sp_(j!]jX  
  { p~3CXmUc~  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); hJd#Gc~*M  
} .f jM9G#  
V7lDuiAI  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > i6X/`XW'  
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。 kN}.[enI~  
E0)v;yRcw  
template < typename T >   struct picker_maker /@wm?ft6Gk  
  { L\-T[w),z7  
typedef picker < constant_t < T >   > result; {.!:T+'Xi\  
} ; m7RWuI,  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > K/%aoTO}  
  { "%.#/!RG  
typedef picker < T > result; -TD6s:'  
} ; BV!Kiw  
5T   
下面总的结构就有了: ^ g4)aaBZ  
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。 RsV<*s  
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。 Q]|+Y0y}X  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 N`zHe*=[~  
至此链式操作完美实现。 +-.BF"}  
hVGakp9WE  
u@gYEx}  
七. 问题3 (+^1'?C8  
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。 Jhj]rsGk  
Yb?#vpI  
template < typename T1, typename T2 > m.^6e f  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3aDma/  
  { `nizGg~1  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 1:&$0jU&U  
} x`lBG%Y[-v  
ntF(K/~Y  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: BFEo:!'F  
lhjPS!A~  
template < typename T1, typename T2 > bX6*/N  
struct result_2 Cu?$!|V  
  { [2FXs52  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ~cZ1=,P  
} ; zh4o<f:-  
d")r^7  
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? :qT>m  
这个差事就留给了holder自己。 Qy$QOtrv  
    @e Myq1ZU  
_rR.Y3N  
template < int Order > J`V6zGgW  
class holder; ZHF@k'vm/9  
template <> Ec[:6}  
class holder < 1 > $`5DGy?RU  
  { ze ua`jQ  
public : sV+>(c-$  
template < typename T > ^Gyl:hN  
  struct result_1 "*T)L<G  
  { \UC4ai2MK  
  typedef T & result; 6 S&#8l  
} ; [Dt\E4  
template < typename T1, typename T2 > Vnl~AQfk|  
  struct result_2 Hc+<(g   
  { vd ;wQ  
  typedef T1 & result; _9-Ajv  
} ; "d#s|_n,d)  
template < typename T > '0=U+Egp  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const F0!r9U((  
  { J)-owu;  
  return (T & )r; k]JLk"K  
} '|cuVxcE55  
template < typename T1, typename T2 > i3~!ofTb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const t"L:3<U7  
  { 2KG j !w  
  return (T1 & )r1; 54OYAkPCk  
} Po_9M4kU  
} ; a=J?[qrx  
_+. t7q^  
template <> 5bAXa2Vt  
class holder < 2 > 3}+/\:q*  
  { (r|T&'yK  
public : 646ye Q1  
template < typename T > l?~ci ;lG  
  struct result_1 xvkof 'Q)  
  { Q?>#sN,  
  typedef T & result; tL5Xfd?u  
} ; Vy9n3W"FB1  
template < typename T1, typename T2 > Zu$f[U)X  
  struct result_2 T'V(%\w  
  { -Z Z$ 1E  
  typedef T2 & result; izKk@{Md  
} ; aw 7f$Fqk  
template < typename T > !69^ kIi$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const cU>&E* wD  
  { `~}7k)F(  
  return (T & )r; <H p"ZCN  
} y(R*Z^c}d,  
template < typename T1, typename T2 > gB"Tc[l1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const zbR.Lb  
  { c,qCZ-.Sg  
  return (T2 & )r2; EzyIsp> _  
} PYUY bRn  
} ; KCFwO'  
RmQt%a7\{  
L7g&]%  
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> >。 2%8Y-o?  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Lwcw%M]  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: aC},h   
pd1m/:  
return l(i, j) = r(i, j); YUb,5Y0  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) [w/t  
=tNiIU  
  return ( int & )i; 8?YW i  
  return ( int & )j; ##@#:B  
最后执行i = j; $iPN5@F  
可见,参数被正确的选择了。 >FHsZKJ  
jq]"6/xxb  
{|h"/   
t4*A+"~j  
UT~2}B9fc  
八. 中期总结 AL7O-D  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: )R@gnTe  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 +E~`H^  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 #}(Df&  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor \Sby(l  
'lk74qU$  
Q/n.T0Z ^  
?v8k& q^q  
@>IjfrjV  
KL  mB  
九. 简化 emB D@r  
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。 *F*fH>?C#  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 /&:9VMMj  
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: {\/nUbo[  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 xg^^@o  
  +-*/&|^等 %QgAilj,  
2. 返回引用。 Sc$wR{W<:  
  =,各种复合赋值等 /VO@>Hoh  
3. 返回固定类型。 *.c9$`s  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) B 9Q. s  
4. 原样返回。 nj0AO0  
  operator, h;p%EZ  
5. 返回解引用的类型。 r_,m\'~s !  
  operator*(单目) %Dls36F  
6. 返回地址。 xO-U]%oq  
  operator&(单目) rY?F6'}  
7. 下表访问返回类型。 OG+r|.N;  
  operator[] (E}cA&{  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 s|j<b#<xQ  
  operator<<和operator>> %)Uvf`Xhh4  
% rY8  
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。 d3G{0PX  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: UX'NJ1f  
^=Ct Aa2  
template < typename Left > {dA ~#fW<  
struct value_return )g:,_1s)|  
  { @Du}   
template < typename T > QiE<[QP{g  
  struct result_1 sMS9!{A  
  { U?F^D4CV\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; #O9*$eMw  
} ; @ZkAul0@  
 LbX6p  
template < typename T1, typename T2 > |] !o*7"4  
  struct result_2 wz*A<iU  
  { -j`!(IJ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; g{W6a2  
} ; +8)]m<  
} ; uH&,%k9GVK  
4-+ozC{  
45)ogg2  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait V4eng "  
[|[sYo  
下面我们来剥离functor中的operator() FQ^<,  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 9]L!.  
g| ._n  
return l(t) op r(t) U+*oI*  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) (~7m"?  
return op l(t) 2z.8rNwT  
return op l(t1, t2) c{,y{2c]LT  
return l(t) op Sj0 ucnuHi  
return l(t1, t2) op &,N3uy;Gc  
return l(t)[r(t)] DrCWvpudd  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] f3zfRhkIk  
V5u}C-o  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: hC|5e|S  
单目: return f(l(t), r(t)); }$Hs;4|  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); UH 47e  
双目: return f(l(t)); sb}K%-  
return f(l(t1, t2)); w>6"Sc7oc2  
下面就是f的实现,以operator/为例 *(d6Z#  
cuQ7kECV  
struct meta_divide }fJ:wku  
  { YN%=Oq  
template < typename T1, typename T2 > QiTR-M2C!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) .'^6QST  
  { U|Bsa(?nx  
  return t1 / t2; 0'yG1qG  
} z^gQ\\,4  
} ; FJsK5-  
sf |oNOz  
这个工作可以让宏来做: &'5@azU  
Q7~'![(a  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ L$Hx?^3  
template < typename T1, typename T2 > \ v8=?HUDd  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; KInUe(g<9M  
以后可以直接用 ku/\16E/k  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) MzEm*`<  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 xm<v"><  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) gYTyH.  
MV"E?}0  
jo9J%vo  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 <|{L[  
fL ~1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /=8O&1=D  
class unary_op : public Rettype + ,@ FxZl  
  { FU_fCL8yA  
    Left l; K0tV'Ml#"  
public : F&=I7i  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} iYk':iv}S  
c3=-Mq9Q  
template < typename T > 9#v-2QY  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @GN(]t&3  
      { UZzNVIXA%  
      return FuncType::execute(l(t)); 7JbY}@  
    } a?5WKO  
Yo>`h2C4  
    template < typename T1, typename T2 > B4`2.yRis  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2>F\&  
      { R<"2%oY  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); :]vA 2  
    } /_]ltXD  
} ; 3(1 ]FKZtt  
:1:3Svb<Y  
xC<=~(  
同样还可以申明一个binary_op hT?6sWa  
cppL0myJ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > j:7* 3@f  
class binary_op : public Rettype ZAMeqPt  
  { `,+#!)  
    Left l; YPu9Q  
Right r; ODm&&W#*  
public : .:rmA8U[  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} W7t >&3l  
?-pi,O~(p  
template < typename T > YQ; cJ$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =/[ltUKs:a  
      { Re>AsnA[  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); AIb>pL{  
    } 1!vPc93 $$  
2gt+l?O<PS  
    template < typename T1, typename T2 > o7.e'1@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Bz?l{4".  
      { FKC\VF  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); k}GjD2m  
    } ]bm=LA  
} ; wqUQ"d  
[u`6^TycP  
{(4# )K2g%  
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 yMb|I~k  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 BWh }^3?l  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) qe?Qeh(!X  
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。 )>\4ULR83  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! P^pFqUL7#  
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。。。 6gnbkpYi  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 #;]2=@  
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) F?9SiX[\  
下面是修改过的unary_op V>Fesm"aq  
}k7_'p&yk  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > *:g_'K"+  
class unary_op #jBN?Z#  
  { oaK.kOo  
Left l; } #Doy{T  
  OUI6 ax\[  
public : :lgi>^  
='}#`',  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} CQgcC-)ns]  
%D`o  
template < typename T > :_xh(W+2<  
  struct result_1 @E%DP9.I  
  { jZd}O C<  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; "UG K8x  
} ; T  p<s1'"  
G>w+#{(  
template < typename T1, typename T2 > oh~: ,  
  struct result_2 71"+<C .  
  { 7&U&E|  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8AL\ST51x"  
} ; 'c %S!$P  
bcH_V| 5}  
template < typename T1, typename T2 > [&#/|zH'j:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |quij0_'e  
  { ^A9 M;q  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); o ehaQ#e  
} uwmQ?LS]V  
`s"d]/85VW  
template < typename T > V'pqxjfd  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [sy j#  
  { poT&-Ic[  
  return OpClass::execute(lt(t)); C&<~f#lB  
} !L$x:/R9M  
DHw<%Z-J  
} ; UzG[:ic%  
O )d[8jw"  
n V&cC  
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 /M=3X||  
好啦,现在才真正完美了。 91Z'  
现在在picker里面就可以这么添加了: B&0; 4  
[}z,J"Un  
template < typename Right > 4aUiXyr*2  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Bc5+ss  
  { l \OLyQ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); i|WQ0fD  
} 5's~>up&  
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。 aZS7sV28  
?C-Towo=i  
";SiL{Z  
7[pBUDA  
9=`Wp6Gmn  
十. bind UL$}{2N,_  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 d+eZub94U  
先来分析一下一段例子 .a'f|c6  
|{>ER,<-  
88s/Q0l  
int foo( int x, int y) { return x - y;} dT"hNHaf  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ;&b.T}Nf06  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 V)ig)(CT  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 GL$De,V  
我们来写个简单的。 saf&dd  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: QS[L~97m2M  
对于函数对象类的版本: ^x>Qf(b  
)kXhtjOl|  
template < typename Func > ypOLp SYk  
struct functor_trait *cuuzi&  
  { MRNNG6TUs  
typedef typename Func::result_type result_type; Mj#-j/{x{5  
} ; m0n)dje  
对于无参数函数的版本:  {^a36i  
-VKS~{  
template < typename Ret > q[q?hQ/b  
struct functor_trait < Ret ( * )() > N["W I r  
  { 8Me:Yp_Xt  
typedef Ret result_type; x+8_4>,>Y7  
} ; W!Hm~9fz  
对于单参数函数的版本: `]Fx.)C#  
3<?   
template < typename Ret, typename V1 > Q/uwQ o/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > IJYL s  
  { zi R5:d3   
typedef Ret result_type; NX`*%K  
} ; ^z1&8k"[^  
对于双参数函数的版本: 7w,FX.=;cv  
c0B|F  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 0R{dNyh{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > <h%O?mkC  
  { (~CLn;'  
typedef Ret result_type; wO ?+Nh  
} ; X[`bMa7IB(  
等等。。。 :I -V_4b  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 1XM^8 .;  
5;0g!&-t#  
template < typename Func > Dd;Nz  
struct func_return 1) ta  
  { &%})wZ+Dj  
template < typename T > FZ!`B]]le,  
  struct result_1 |f~@8|MQP+  
  { yFDv6yJ.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;};wq&b#  
} ; hxCvk/7sT  
}cT_qqw(f%  
template < typename T1, typename T2 > nF6q7  
  struct result_2 nJ~drG}TD  
  { !vG'J\*xc  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ml\4xp,  
} ; mM`wITy  
} ; 2M# r]  
ylt`*|$  
fS~;>n%R  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ': N51kC  
A.hd Kl  
template < typename Func, typename aPicker > !\&;h  
class binder_1 7 S?4XyU/o  
  { <n]x#0p  
Func fn; W 4F\}A  
aPicker pk; `jwa<N4e@  
public : @|Rrf*J?%  
M5xCC!  
template < typename T > 5 ~TdD6}  
  struct result_1 um9_ru~  
  { _i/t?7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Mbjvh2z  
} ; H^YSJ 6  
]c! ;L5  
template < typename T1, typename T2 > Yo[;W vu  
  struct result_2 jQ:OKh<Y  
  { dd]/.Z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;qrB\j"  
} ; tKpmm`2  
i&VsW7  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 8MSC.0   
J>/w5$h5  
template < typename T > 2Lx3=k  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U"Zmv  
  { ~R(%D-k  
  return fn(pk(t)); R~Ne|V2  
} V{JAB]?^  
template < typename T1, typename T2 > z<yU-m2h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :s4p/*f  
  { nw-I|PVTNa  
  return fn(pk(t1, t2)); '_V2!?+RU+  
} -{ H0g]  
} ; 7AObC4 g  
uvrB5=u  
}`@728E  
一目了然不是么? C+TI]{t  
最后实现bind x@*SEa  
o93`|yWl  
W VI{oso#  
template < typename Func, typename aPicker > >(;{C<6|^  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) gM _hi  
  { ~-I +9F  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); <WcR,d  
} UX dUO@  
<N%7|t*eT  
2个以上参数的bind可以同理实现。 1&- </G#  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Xwhui4'w  
Z /9>  
十一. phoenix PbmDNKEh{  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 49vcoHlf  
{|'E  
for_each(v.begin(), v.end(), =F@W gn,  
( c`o7d)_Ke  
do_ MgY0q?.S=  
[ T7#W0^tj  
  cout << _1 <<   " , " D ^x-^6^  
] H XmS|PX  
.while_( -- _1), *3?'4"B{8  
cout << var( " \n " ) L>3x9  
) i{`;R  
); `tn{ei  
|g//g\dd  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Vb= Mg  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Gy6l<:;  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ,.7*Hpa  
那么我们就照着这个思路来实现吧: yI"6Da6|y  
8/=L2fNN[  
+>r/0b  
template < typename Cond, typename Actor > {62n7'U{  
class do_while  {PVWD7  
  { Ac<Phy-J  
Cond cd; [_Qa9e  
Actor act; 8]U{;|';  
public : D>LZP!  
template < typename T > tV{ 4"Ij9[  
  struct result_1 E<Q f!2s$  
  { /so8WRu.  
  typedef int result_type; s;6CExH  
} ; Uk6HQQ  
D"a~ #^  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ~V\D|W9  
<c2'0I >  
template < typename T > }n4V|f-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xo7Kn+ Kl  
  { ;N 0~;I  
  do !0vG|C ;'  
    { <|SRe6m  
  act(t); @ < Q|5  
  } `1bv@yzq  
  while (cd(t)); $7rq3y  
  return   0 ; j'MO(ev  
} U G~ba  
} ; :{q < {^c  
p_${Nj  
~wkj&yVT  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). AMyIAZnYq)  
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。 .P7"e5g e  
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。 5'X ]k@m_  
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。 yFtd=AI'E  
下面就是产生这个functor的类: F!]lU`z)=  
p(/dBt[3k  
ZHm7Isa1  
template < typename Actor > +O*/"]h  
class do_while_actor E: $P=%b  
  { d\jPdA.a=  
Actor act; B(n{e53 9f  
public : JNJ=e,O,  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} aPm`^ q  
br":y>=,  
template < typename Cond > |4uWh  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 'U\<IL#U  
} ; 6 1F(<!  
!U'QqnT  
3< 2}V  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 {ZI)nQ{  
最后,是那个do_ +/)#( j@  
NqDHCI  
!AKg m'Nw  
class do_while_invoker JU^lyi!  
  { (3{YM(  
public : =A!@6Nw  
template < typename Actor > =Q+= f  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const "3)4vuX@;c  
  { /#VhkC _  
  return do_while_actor < Actor > (act); %0,#ADCqOe  
} 7:)n$,31FW  
} do_; 7 D^gMN%p  
q(2K6  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? jO1r)hw N>  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 @EnuJe  
最后来说说怎么处理break和continue 5 ({t4dm  
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?Wk<>%>  
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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