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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ^#VyIF3q  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ;f7;U=gl,  
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, XABI2Ex  
>-{)wk;1&  
Z:PsQ~M  
9V=bV=4:  
  class filler dT9!gNvQ  
  { 6{r^3Hz  
public : .Z"p'v  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} yEe4{j$  
} ; N{<=s]I%x  
s]=s|  
;h"?h*}m!\  
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: ,HFoy-Yq  
duKR;5:  
YkKq}DXj  
<([1(SY2e  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); "38ya2*  
.V?i3  
m1k+u)7kD  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 :+SpZ>  
8U07]=Bt<  
+ fQ=G/  
Tv& -n  
二. 战前分析 {1y-*@yU(  
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。 "gD)Uis  
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 a N|MBX;  
:>.~"uWo{  
G2%%$7Jj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); dw60m,m  
  /* --------------------------------------------- */ U'st\Dt  
vector < int *> vp( 10 ); I4Ys ,n  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); j 6~#_t[  
/* --------------------------------------------- */ xrK%3nA4s"  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); x-5XOqD{'  
/* --------------------------------------------- */ f-?00*T  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); /2&jId  
  /* --------------------------------------------- */  >y&4gm  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); `R]9+_"N  
/* --------------------------------------------- */ UpgY}pf}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); rZDlPp>BPZ  
%/:{x()G  
 @t  
DdTTWp/  
看了之后,我们可以思考一些问题: mlR*S<Z  
1._1, _2是什么? !TRJsL8  
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。 a r#p7N  
2._1 = 1是在做什么? xFpMn}CD  
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。 $e;_N4d^  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 `um#}ify#  
LX e{  
@' DfNka  
三. 动工 38dXfl  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: fmvX;0O  
 ? {Lp  
bGvALz'  
V@Z8t8  
template < typename T > Z~t OR{q  
class assignment zQ$*!1FmN  
  { [e )j,Q1  
T value; xD;5z`A3  
public : A+T! DnVof  
assignment( const T & v) : value(v) {} zLlu% Oc  
template < typename T2 > M?4)U"_VE  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Vc3tKuMsiX  
} ; 3y%B&W,sm  
c,1Yxg]|  
kmM1)- v  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ]k%Yz@*S  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 'w`:p{E  
(z0S5#g ,x  
o[Yxh%T  
nJ#uz:(w,  
  class holder s% "MaDz  
  { I)AV  
public : aD,sx#g0  
template < typename T > yVm~5Y&Z  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ?9_<LE q  
  { +Eh1>m  
  return assignment < T > (t); 4!<8Dd  
} " z\T$/  
} ; }+0{opY4R  
BF2,E<^A  
Dx =ms^oN5  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 7z"xjA  
{T Z7>k  
  static holder _1; V+X>t7.Q  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 2JZf@x+}  
z!5^UD8"W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^c}Z$V  
而不用手动写一个函数对象。 k7Fa+Y)K7  
`'[u%UE  
LQ"56PP<  
F_=RY ]  
四. 问题分析 b w!;ZRK  
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。 SIjdwr!+ZZ  
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。 5C/W_H+9iK  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 E)m{m$Hb  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 {[PoLOCI  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 8/*q#j  
*z`_U]tP  
五. 问题1:一致性 h8oG5|Y  
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?| >&tPIrz  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 &'4id[$9  
3qPj+@  
struct holder j0!Z 20  
  { !@!,7te  
  // 0&Q-y&$7  
  template < typename T > Mf%0Cx `  
T &   operator ()( const T & r) const ^!-*xH.dK  
  { .oYUA}  
  return (T & )r; rIg1]q  
} rG1l:Z)  
} ; F0%FX`b{{  
1`N q K  
这样的话assignment也必须相应改动: s<[%7 6Y!  
(,`ypD+3q  
template < typename Left, typename Right > W XDl\*n  
class assignment 9hEIf,\  
  { -Zd!0HNW1  
Left l; 1q<BYc+z  
Right r; {wRsV=*  
public : 2e zQX2q  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Mo|[Muj8b  
template < typename T2 > <\GP\G  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 2J =K\ L  
} ; Od70w*,  
Z:W6@j-~  
同时,holder的operator=也需要改动: *{8K b>D  
g4(B=G\j  
template < typename T > L8N`<a5T  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const |GtTz&  
  { @FKNB.>  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); +M!f}=H  
} `me2Q  
r k;k:<c  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ^AK<]r<?L?  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Tw"u{%t  
9nlfb~ F~P  
return l(rhs) = r; 08{0i,Fs  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 b;#3X)  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: wl #Bv,xf  
5 G cdz  
template < typename Tp > :zZK%} G<  
class constant_t wq!Gj]B  
  { ?9nuL}m!a  
  const Tp t; %Kx:'m%U  
public : {^2``NYM_  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} vO!p8r F  
template < typename T > PXG)?`^NX  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const E&P'@'Yk  
  { NL 3ri7n  
  return t; ;@GlJ '$;  
} yB\}e'J^  
} ; N|5J-fR&  
H=[eO  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 AJt *48H*G  
下面就可以修改holder的operator=了 :@{(^}N8u  
ED&>~~k)  
template < typename T > t7tX<|aN  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Ql^I$5&  
  { FuiG=quY  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Hj't.lg+j  
} fqA\Rp6Z  
oBiJiPE=`  
同时也要修改assignment的operator() A#$oY{"2Y  
Y3+DTR0|'  
template < typename T2 > m(SGE,("w  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ol7%$:S  
现在代码看起来就很一致了。 ?U.+SQ  
G#-t&gO3  
六. 问题2:链式操作 Tt #4dm-  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 0>Iy`>]  
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。 G vMhgG=D  
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。 t?f2*N :  
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。 + X(@o  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct o^FlQy\  
:UM>`Y  
template < typename T > ~kPHf_B;z  
struct result_1 ]W39HL  
  { $q,2VH:Ip  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; $(B|$e^:(  
} ; ^N#B( F  
>Q#h,x~vu  
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: Wsya:9|  
{Qbg'|HO=l  
template < typename T > n4,b?-E>(  
struct   ref LdnHz#  
  { X c~yr\%]  
typedef T & reference; xR}^~14Bz  
} ; Y!s94#OaZ  
template < typename T > jWk1FQte  
struct   ref < T &> =vJ:R[Ilw  
  { <]<P<  
typedef T & reference; ^k6 A,Ak  
} ; nR'!Ui  
OP0KK^#  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: .anXsjD%W  
zLEl/yPE  
template < typename T > =p~k5k4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const tb36c<U-  
  { T1AD(r\W5  
  return l(t) = r(t); TLbnG$VQS  
} o;5 J=  
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。 $P'Y  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 v,bCj6  
6HocF/Ye  
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 Gy 0 m  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: :}(Aq;}X  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 :_9MS0  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 &$$KC?!w  
最后的布局是: U4;r.#qw,  
                Add APY^A6^:j  
              /   \ QS(aA*D  
            Divide   5 HZ%2WM  
            /   \ -Uj)6PzGu  
          _1     3 ?5'EP|<  
似乎一切都解决了?不。 lz1RAp0R "  
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。 "LZQ1P*ef$  
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。 Bv-|#sdxm  
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: I!sh+e  
z OwKh>]  
template < typename Right > UF37|+"E  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const i2.g}pM.A  
Right & rt) const u~b;m  
  { oA/[>\y  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); IBfLb(I  
} jlaU3qXL  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 EHI %QT  
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。 n}0n!Pr^  
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。 VPOzt7:  
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。 V+`gkWe/  
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。 y,&'nk}  
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? 0xE37Ld,  
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: 2S%[YR>>  
|q| ?y`X4/  
template < class Action > <46> v<  
class picker : public Action GZ=7)eJ~<  
  { 'k^d-Mh>h  
public : U)CGRh8%+  
picker( const Action & act) : Action(act) {} |w; hu]  
  // all the operator overloaded {"kE u  
} ; 9ZXkuP9vm  
\vg(@)$q   
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ki|KtKAu_9  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: LAs#g||M  
@6["A'h  
template < typename Right > f6/<lSoW  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const &~4;HjS  
  { }+mIP:T  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #BPJRNXd  
} eR1SPS1+  
(U_`Q1Jo  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > vbA<=V*P  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Kd='l~rby  
{"v~1W)  
template < typename T >   struct picker_maker ^Pwtu  
  { l<3X:)  
typedef picker < constant_t < T >   > result; y~ 2C2'7  
} ; %_P[ C}4  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 8U8%XIEJ  
  { 5r2A^<)  
typedef picker < T > result; mYUR(*[  
} ; 1s-dqHz"s  
y<9' 3\  
下面总的结构就有了: pVm]<jO  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 q\DN8IJ  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 IL0e:-@!0  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 hw 5NHZ I'  
至此链式操作完美实现。 z:Y Z]   
EKgY  
r!+..c  
七. 问题3 g49G7sk  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 I3I1<}>]Z  
Yamu"#  
template < typename T1, typename T2 > y -6{>P/  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k2 _i;v  
  { o:wI{?%-3  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); [,bra8f[C  
} 9ZJn 8ki  
N4HIQ\p  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 6y+_x'  
kJ'rtz4QO  
template < typename T1, typename T2 > :QoW*Gs1  
struct result_2 0#G@F5; <  
  { \k4em{K  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; .#q]{j@Ot  
} ; ohJo1}{  
!eu\ShI  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? !{1;wC(b  
这个差事就留给了holder自己。 Sj'Iz #  
    d6+$[4w  
2RbK##`vC  
template < int Order > v:F_! Q  
class holder; AAXlBY6Y-  
template <> $,.XPK5Q u  
class holder < 1 > ]Y3NmL  
  { 11^.oa+`  
public : IRknD3LX  
template < typename T > u~xfI[8C  
  struct result_1 88&M8T'AP  
  { ]qd$rX   
  typedef T & result; T? g%I  
} ; c 8t  
template < typename T1, typename T2 > !kxJ&VmeF  
  struct result_2 P @Jo[J<  
  { %O|+` "  
  typedef T1 & result; sRI0;  
} ; ^7Rc\   
template < typename T > 3<x1s2U  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const WR"?j 9y_q  
  { B"Ma<"HU  
  return (T & )r; ey]WoUZ  
} M!wa }  
template < typename T1, typename T2 > @B`nM#X#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .fgVzDR|+  
  { >~;= j~  
  return (T1 & )r1; V8hmfV~=]P  
} F$j?}  
} ; G"F)t(iX  
g-~]^$  
template <> aGAeRF  
class holder < 2 > h-<Qj,L{W  
  { "h5.^5E6  
public : /jl/SV+  
template < typename T > MBqw{cy  
  struct result_1 Xaw ~Hh)  
  { 7_Op(C4,nC  
  typedef T & result; .3'U(U  
} ; oLS/  
template < typename T1, typename T2 > ym8pB7E7%  
  struct result_2 tfCK^{  
  { (PC)R9r5  
  typedef T2 & result; 2EH0d6nt  
} ; Ya &\b 6  
template < typename T > ffQm"s:P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5{xK&[wR*  
  { #9glGPR(  
  return (T & )r; +-!2nk`"a  
} l*w*e.ezQ  
template < typename T1, typename T2 > h e[2,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4;2  
  { !%'"l{R  
  return (T2 & )r2; 8AJ#].q0F  
} Ys0N+  
} ; &0`i(l4]l  
#OlPnP2  
 r4M;]  
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> >。 0V ZC7@  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 4(dgunP  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: mpNS}n6  
?_7iL?  
return l(i, j) = r(i, j); &;naaV_2T  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) @\WeI"^F8  
||))gI`3a  
  return ( int & )i; #}lWM%9Dy  
  return ( int & )j; <Gna}ALkg  
最后执行i = j; z22:O"UHa  
可见,参数被正确的选择了。 9&bJ]  
C~IE_E&Q`  
sp&gw XPG  
]*hH.ZBY"^  
Pj1k?7  
八. 中期总结 F_Gc_eT  
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: RF= $SMTk  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ^ X-6j[".  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 vSy[lB|)24  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor :Y|[?;  
r&+w)U~  
c,:nWf  
p^1~o/  
@ qS Z=  
/ E!N:g<  
九. 简化 z%1& t4$  
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。 0DFVB%JdI  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 DKF` xuJP  
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: [$c"}=g[+  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 _\gCdNrD  
  +-*/&|^等 ]v]tBVO$  
2. 返回引用。 "d`u#YmR  
  =,各种复合赋值等 7&dK_x,a  
3. 返回固定类型。 6!se,SCvw  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) -ykD/  
4. 原样返回。 * ,zrg%8  
  operator, e{H(  
5. 返回解引用的类型。 P;eXUF+jn  
  operator*(单目) B1A:}#  
6. 返回地址。 lL&U ioo}D  
  operator&(单目) s!S_Bt):3  
7. 下表访问返回类型。 DYoGtks(  
  operator[] dQz#&&s-  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 [FZq'E"87  
  operator<<和operator>> TPs ]n7]:  
"|Kag|(qB  
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。 m@UrFPZ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: mL-6+pJ@  
oQ A,57B  
template < typename Left > Q/q>mN"#1  
struct value_return B}"V.Msv/  
  { <'QI_mP*  
template < typename T > )}P/xY0  
  struct result_1 M?AKJE j5  
  { qi ">AQpp  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; e<qfM&*  
} ; Ldj*{t `5  
xS:n  
template < typename T1, typename T2 > X:lStO#5  
  struct result_2 Y^nm{;G+  
  { GKKDO+A=!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ?\kuP ?\  
} ; U^eos;:s8  
} ; +* j8[sz  
,"F0#5  
=kf"%vFV  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait |MOz> 1<a  
ddN G :  
下面我们来剥离functor中的operator() G{{M' 1  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 0":k[y  
[RF]lM]w  
return l(t) op r(t) |?]doBm|  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) VkO*+"cGv  
return op l(t) Abi(1nXdQ  
return op l(t1, t2) m\XG7uo~  
return l(t) op hzU(XW  
return l(t1, t2) op ExMd$`gW  
return l(t)[r(t)] B*Ey&DAV  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Rt:^'Qi$!  
~ivOSr7s}  
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: gX7R-&[UD  
单目: return f(l(t), r(t)); )Ay9 0Wt  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); .lq83; k  
双目: return f(l(t)); &r,)4q+  
return f(l(t1, t2)); g~$UU(HX  
下面就是f的实现,以operator/为例 `/?'^A%Ik  
7A) E4f'  
struct meta_divide X# /c7w-  
  { rLE+t(x(0  
template < typename T1, typename T2 > J .VZD  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) O;5lF  
  { ?;H}5>^8P  
  return t1 / t2; Pjn{3/*wi  
} ktS^^!,l%  
} ; L|}s Z\2!  
[ [w |  
这个工作可以让宏来做: nMZ)x-  
qGX#(,E9;  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ B^]PKjLNZ  
template < typename T1, typename T2 > \ ;TS%e[lFhQ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; #vhN$H:&q  
以后可以直接用 N|Ag8/2A  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) q3#+G:nh  
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 (Q @'fb9z  
(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。。。) (KwC,0p  
=Xg/[J%  
0:>hK\F#  
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 X:I2wJDs\  
 jr_z ?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > f0j]!g  
class unary_op : public Rettype "*.N'J\  
  { ZHa>8x;Mjl  
    Left l; Yb4ku7}  
public : kY!zBk  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} W &:0J  
F>3 o0ke}  
template < typename T > k& +gkJm  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RGs7Hc  
      { ? dHl'  
      return FuncType::execute(l(t)); wwywiFj  
    } aidQ,(PDj  
"bDj 00nwh  
    template < typename T1, typename T2 > 2%L`b"9}V  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const beC%Tnb7  
      { )XGz#C_P  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Lt=32SvTn  
    } \/?J)k3H.  
} ; =4co$oD}  
|/^S%t6*  
zL9~gJ  
同样还可以申明一个binary_op $+_1F`  
fK+ 5   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > pjX=:K|  
class binary_op : public Rettype KYtCN+vsG  
  { -4sKB>b  
    Left l; ux)*B}/xh  
Right r; <+-n lK4  
public : z<mN-1PM7&  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]X77?Zz9  
N0-J=2  
template < typename T > N0Y4m_dm*  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y.J>}[\&x  
      { }8#Ed;%K  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); bT&{8a  
    } e\ cyiW0  
-l57!s~V  
    template < typename T1, typename T2 > pCrm `hy(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Vub6wb<G[  
      { +(92}~RK  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); A8{ xZsH  
    } LUId<We  
} ; )LIn1o_,  
& ]] l0B  
/\# f@Sg  
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 c6#E gN,X  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 -` ViuDX=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) =g! Pw]  
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。 h=gtuaR4  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 8K-P]]  
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。。。 k]5tU\;Yw  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 $b1>,d'oz  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) S-88m/"]s  
下面是修改过的unary_op qbfX(`nS  
q%e'WMG~n  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > H~nX! sO  
class unary_op tEvDAI} 5  
  { 7~XA92  
Left l; vm_]X{80;  
  W/xPVmnV  
public : S-q"'5>  
t#|R"Q#  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} CvE^t#Bok  
xZ P SUEG  
template < typename T > qb=2J5su  
  struct result_1 &BrFcXF  
  { ,++HiYOG}e  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8R!-,I"$  
} ; 0VtjVz*C7&  
Q|h$D~  
template < typename T1, typename T2 > zpT^:Ag  
  struct result_2 qi7C.w;  
  { U\H[.qY-  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `| ?<KF164  
} ; <I34@;R c  
[B;okW  
template < typename T1, typename T2 > t-KicLr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _$c o Y  
  { .,xyE--;d  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); sV,Yz3E<u$  
} >fI\f <ez  
UWC4PWL,>C  
template < typename T > YR-G:-(#b  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h`\ $8 oV  
  { Od~uYOL/B  
  return OpClass::execute(lt(t)); */aQ+%>jf  
} $&Vba@v  
ZH;4e<gg  
} ; MWA,3I\.  
sIf]e'@AC  
Z/G#3-5)p  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug mz6]=]1w  
好啦,现在才真正完美了。 RVttk )Ny  
现在在picker里面就可以这么添加了: TG$ #aX\'  
C0N}B1-MU  
template < typename Right > O[t?*m1/  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const GkI'.  
  { XdCP!iq*8  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); E#:!&{O  
} =EFh*sp  
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。 _MTZuhY  
>P~*@>e  
*{#C;"  
!'^l}K>  
4jebx jZ  
十. bind k-=lt \?  
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。 6R<+_e+v  
先来分析一下一段例子 wB0vpt5f  
\z.bORy  
~:7y!=8#  
int foo( int x, int y) { return x - y;} j [lS.Lb  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 06^/zr  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 z6@8IszU  
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。 [?I<$f"  
我们来写个简单的。 "[?DS  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: AJEbiP  
对于函数对象类的版本: igA?E56?  
NT 5=%X]  
template < typename Func > I*.nwV<  
struct functor_trait :Q("  
  { 4;Ucas6  
typedef typename Func::result_type result_type; E|c(#P{  
} ; 1k4\zVgi  
对于无参数函数的版本: %_5#2a  
B;(U ?gC  
template < typename Ret > 1Y$%| `  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ,Kj>F2{  
  { a)pc+w#  
typedef Ret result_type; mbkt7. ,P  
} ; a($7J6]M  
对于单参数函数的版本: }p*|8$#x"  
x6R M)rr  
template < typename Ret, typename V1 > E8r6P:5d`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > N Nk  
  { "NA<^2W@J  
typedef Ret result_type; XyN " Jr  
} ; $+GDPYm'  
对于双参数函数的版本: u*2?Gky  
zO"De~[9  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ;LP3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Wjl2S+Cc  
  { Dch\k<Te  
typedef Ret result_type; o0`']-)*2  
} ; 6?[P^{GpH  
等等。。。 IxuK<Oe:O  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy rIFW1`N}i  
o!+%|V8Y  
template < typename Func > D(']k?  
struct func_return f4P({V  
  { ^zV_ vB)n  
template < typename T > C\5G43`  
  struct result_1 QyVAs;  
  { )S+fc=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; vx($o9  
} ; XjL3Ar*  
yYJ_;Va  
template < typename T1, typename T2 > Pp!4Ak4TT9  
  struct result_2 I m I$~q'  
  { q{9 \hEeb  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $?W2'Xm!V  
} ; q}L`8(a  
} ; 5xdeuBEY8  
 4t(/F`  
hH5~T5?\  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 f}2}Ta  
Z C01MDIY  
template < typename Func, typename aPicker > _*e_? ]G-  
class binder_1 rc[~S  
  { 9qCE{ [(  
Func fn; m_0y]RfG  
aPicker pk; .8s-)I  
public : 7\%JJw6h  
1Mp-)-e  
template < typename T > qA)YYg/G  
  struct result_1 s$pXn&:  
  { 8&8!(\xv  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; <9X@\uvU.<  
} ; yR|2><A  
uFSU|SDd.  
template < typename T1, typename T2 > iS+"Jsz  
  struct result_2 .kFO@:  
  { 7s6+I_n  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ed u(dZbKg  
} ; { DP9^hg  
].xSX0YQ%  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} %:`v.AG  
C5V}L  
template < typename T > rwXpB<@l@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F\+AA  
  { FhY#3-jH  
  return fn(pk(t)); R&(OWF;~,  
} WcqR; Nm  
template < typename T1, typename T2 > $Ah p4oiE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KJQ8Yhq  
  { @ywtL8"1~  
  return fn(pk(t1, t2)); Jfr'OD2$ %  
} WT,I~'r=S  
} ; bT 42G [x  
n',X,P0  
! 1I# L!9  
一目了然不是么? )  M0(vog  
最后实现bind Q /?`);  
&v .S_Ym  
Z(|$[GZP[  
template < typename Func, typename aPicker > QnOgF3t  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) N 5Om~D  
  { )-!)D  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ~xxq.rL"  
} <e BmCrJ  
{7m2vv?Z  
2个以上参数的bind可以同理实现。 h#4n  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 {rMf/RAE  
36OQHv;&  
十一. phoenix SeXgBbGAne  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 9Zl4NV&B  
")MHP~ ?  
for_each(v.begin(), v.end(), kbb!2`F!%  
( gq+0t  
do_  >I4BysR  
[ ho{%7\  
  cout << _1 <<   " , " neM)(` gp  
] G 0pq'7B  
.while_( -- _1), :Y/aT[  
cout << var( " \n " ) 3>VL>;75[  
) GYQ:G=  
); A@< !'  
HcIJ&".~  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: H6`k%O*  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor TfZM0Wz  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 K Ha,6X  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Yf9E0po  
R4;1LZ8XzS  
wp1O*)/q  
template < typename Cond, typename Actor > qc,EazmU  
class do_while xwsl$Rj  
  { ]>)shH=Yx  
Cond cd; l[[`-f8j  
Actor act; _Kaqx"D  
public : BN]o!Y  
template < typename T > j7&#R+f  
  struct result_1 M**Sus87Q  
  { gD)M7`4  
  typedef int result_type; s3A(`heoq  
} ; 9U<WR*H  
S>x@9$( ym  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} A<c<!N  
i5le0lM  
template < typename T > Awfd0L;9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =Ks&m4  
  { UNb7WN  
  do TU_'1  
    { 0cB]:*W  
  act(t); .?NfV%vv  
  } vT{(7m!Ra  
  while (cd(t)); p9i7<X2&  
  return   0 ; h *;c"/7  
} Y S7lB  
} ; c$[2tZ  
5: gpynE|  
2&S^\kf  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ~`e!$=  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ' u<IS/w  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 }Jh.+k|_  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 aK6dy\  
下面就是产生这个functor的类: am/}V%^  
.a2R2~35  
.&b^6$dC  
template < typename Actor > prS%lg>  
class do_while_actor /Hk})o_  
  { Y{j~;G@Wl  
Actor act; `/m] K ~~  
public : g5 *E\T%8  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} dY$nw  
HkRvcX 5  
template < typename Cond > M)K!!Jqh  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; D#'CRJh;7  
} ; $9\8?gS  
FDuA5At  
][Tw^r&  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 {nSgiqd"28  
最后,是那个do_ Bkq4V$D_  
oNXYBeu+  
$G0e1)D  
class do_while_invoker %9zpPr WF  
  { DmgDhNXKq  
public : lv] U)p  
template < typename Actor > .=}\yYGe   
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const {@Lun6\  
  { MbYgGE,LA  
  return do_while_actor < Actor > (act); A iR#:r  
} ?@x$ h  
} do_; .mrv"k\<  
1H">Rb30@  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? P2ySjgd  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 vRaxB  
最后来说说怎么处理break和continue ]2"UR_x  
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。 $U ._4  
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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