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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda t; {F%9j{  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 pKrN:ExB"\  
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, jc f #6   
EeRX+BM,  
c[1oww  
V0XvJ  
  class filler 6}Y#=}  
  { 6Yxh9*N~]  
public : |:<f-j7t~  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} zEyN)  
} ; 8j % Tf;  
o/Q;f@  
!pdb'*,n  
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: KOuCHqCfq  
p\ZNy\N^  
s;vHPUB\n  
vf%&4\ib  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ,.1Psz^U  
Y@ksQ_u  
6@0OQb  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Fv<F}h?6  
.KUv( -  
Z%/=|[9i  
}YNR"X9*)/  
二. 战前分析 NI [ pp`  
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。 hPePB=  
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 364`IC( a  
Rt!FPoN,y  
m6CI{Sa](l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @A89eZbW  
  /* --------------------------------------------- */ <\ :Yk  
vector < int *> vp( 10 ); 91  g2A|  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 8Sh54H  
/* --------------------------------------------- */ YccH+[X;  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 2Kyl/C,  
/* --------------------------------------------- */ j<@lX^  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); s`'{I8'p/  
  /* --------------------------------------------- */ ?Yk.$90  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ?>rW>U6:P  
/* --------------------------------------------- */ ~W+kiTsD?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1);  &NK,VB;  
S4Ww5G?.  
&*G #H~\  
W=vP]x >J  
看了之后,我们可以思考一些问题: IrhA+)pdse  
1._1, _2是什么? hB>oJC  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 iQ fJ  
2._1 = 1是在做什么? 0rDh}<upjk  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 i/ )am9  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Te wb?:  
]d0tE?9  
Sf7\;^  
三. 动工 *b/` Ya4  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: E5xzy/ZQ  
ZR]25Yy  
)~] (&  
ve/<=IR Zo  
template < typename T > _5# y06Q  
class assignment Oz`BEyb]{  
  { 8b-Q F  
T value; A?%H=>v$  
public : r )~ T@'y  
assignment( const T & v) : value(v) {} 5$&%re!{Z  
template < typename T2 > X/2&!O  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } sOJQ,"sB  
} ; !&/{E [  
*HO}~A%Lx  
X+S9{X#Cm  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 O_ DtvjI'  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 6%Pdy$ P  
"C19b:4H  
|J} Mgb-4  
fb8g7H|  
  class holder uv(Sdiir8  
  { t&CJ% XP  
public : gy0haW   
template < typename T > Vz)`nmO}5\  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const YWe"zz  
  { GlT7b/JCG  
  return assignment < T > (t); !~&R"2/  
} .5,(_p^  
} ; hKjt'N:~ZY  
s6zNV4  
`_{`l4i 5  
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: -VTkG]{`Ir  
'BPp ]R#{  
  static holder _1; >wBJy4:  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 V=V:SlS9|  
( ?{MEwHG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Q=T&  
而不用手动写一个函数对象。 j|%HIF25  
); dT_  
be-~\@  
yo )%J  
四. 问题分析 R_7 d@FQ1  
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。 \":m!K;Z  
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。  &8_gRP  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 <U >>ZSi  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 1ilBz9x*!  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ;Q[mL(1:  
wK-3+&,9  
五. 问题1:一致性 z3M6V}s4  
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?| I*kK 82  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 %r6y ;vAf  
xA$nsZ]  
struct holder *2Ht &  
  { rZ^v?4Z\  
  // Dzs[GAQ]  
  template < typename T > YY!6/5*/]  
T &   operator ()( const T & r) const +0q>fp_K(+  
  { lh D,\3/O  
  return (T & )r; fKeT~z{~  
} e9[|!/./5  
} ; y2vUthRwo  
Zx  bq  
这样的话assignment也必须相应改动: o1Q7Th  
fasgmi}  
template < typename Left, typename Right > Qx47l  
class assignment sHl>$Qevz  
  { 3?Pn6J{O  
Left l; EEZw_ 1  
Right r; Yf~{I-|`q  
public : @kU@N?5e  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} aj,T)oDbt6  
template < typename T2 > I=9!Rs(QF  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } z` FCs,?K  
} ; B0WJ/)rK<  
?0oUS+lU  
同时,holder的operator=也需要改动: mAW, ?h  
<xC#@OZ  
template < typename T > z;wELz1L{  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const e=;AfK  
  { Y +\%  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); y K2^Y]Ku?  
} S"k *6 U  
K/=_b<  
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。 qt^T6+faaQ  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ZMLg;-T.&4  
5-0{+R5v  
return l(rhs) = r; jSuL5|Gui  
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。 cEd+MCN  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: mL`5u f  
Eb>78k(3I)  
template < typename Tp > z7Eg5rm|QZ  
class constant_t !G}+E2fDA  
  { 6 ]pX>Xho  
  const Tp t; Y.U[wL>  
public : D<X.\})Md  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} D"ehWLj  
template < typename T > ZwerDkd  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const NDAw{[.%  
  { BC;:  
  return t; ,b;{emX h  
} { e5/+W  
} ; tP%{P"g3^  
GMZv RAu i  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 j"@93D~  
下面就可以修改holder的operator=了 *[R eb %  
0 Ir<y  
template < typename T > Gkxj?)`  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const j$Je6zq0x  
  { u=/CRjot  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); pOkLb #  
} JiU9CeD3  
dG71*)<)t  
同时也要修改assignment的operator() }sFm9j7yR  
zf>5,k'x'A  
template < typename T2 > FwZ>{~?3  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ~/ilx#d  
现在代码看起来就很一致了。 ^F"iP7   
D.6,VY H  
六. 问题2:链式操作 -+em!g'  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 l-$uHHyu*  
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。 hyT1xa  
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。 \VFHHi:I  
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。 W|,V50K  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 5pRV 3K{H  
Pv+5K*"7Cg  
template < typename T > V@QK  
struct result_1 TSsKfexQ  
  { y tf b$;|  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; \yGsr Bl  
} ; N#_GJSG_|  
V)i5=bHC  
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: O8W7<Wc |z  
7 +@qB]Bi<  
template < typename T > 2',w[I  
struct   ref K[7EOXLy  
  { $VQtwuYt  
typedef T & reference; =FT98H2*|  
} ; n7YEG-J  
template < typename T > VCcr3Dx()F  
struct   ref < T &> *I0-O*Xr  
  { tD Cw-  
typedef T & reference; `[YngYw  
} ; ;eZ#bjw-d  
$eBX  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ;u(Du-Os!  
OLj\-w^  
template < typename T > nPgeLG"00  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const :g\rQazxO  
  { LR,7,DH$9'  
  return l(t) = r(t); ')$NfarQ.  
} lw(e3j  
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。 ^v@4|E$  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 %&\jOq~  
Lh-`OmO0>F  
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 WmQ 01v  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: )*d W=r/$V  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 A;u"<KG?  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 5]1h8PW!Y  
最后的布局是: $.489x+'Z  
                Add xT)psM'CL  
              /   \ .\qj;20W  
            Divide   5  X}6#II  
            /   \ *$M'`vj:  
          _1     3 [!VOw@uz  
似乎一切都解决了?不。 U#o'H @  
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。 6R29$D|HFO  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 *AIEl"29  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: !"TZ:"VZU  
Bz`yfl2  
template < typename Right > )P>u9=?,=E  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const D8# on!  
Right & rt) const N6[i{;K@N{  
  { Gj /3kS~@  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); jUqy8q&  
} 6dEyv99  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 PZD>U)M  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ib0g3p-Lc  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 #9LzY  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 &wetzC )  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 BD#.-xWV  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? e|r0zw S  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 41 vL"P K  
i NWC6y  
template < class Action > v}v 5  
class picker : public Action m!OMrZ%)}  
  { ]> Y/r-!  
public : L{ymI) Y^  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 7CB#YP?E  
  // all the operator overloaded u.|~$yP.!  
} ; w h$jr{  
i(6J>^I  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 dy>|c j  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: n!He&  
sxED7,A  
template < typename Right > pD@zmCU  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const i$-#dc2qY  
  { &VWlt2-R0h  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Cv=GZGn-  
} b]]N{: I  
^Dx#7bsDZR  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ]wuy_+$  
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。 +TRy:e  
cUDgM  
template < typename T >   struct picker_maker !@ YXZ  
  { WO,xMfK  
typedef picker < constant_t < T >   > result; [ev-^[  
} ; u>Ki$xP1  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > '?Iif#Z1  
  { <V_7|)'/A  
typedef picker < T > result; >AI<60/<  
} ; 3An(jt$%Q  
1;W=!Fx  
下面总的结构就有了: \T-~JQVj  
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。 `HX3|w6W;  
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。 1ZKzumF  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 <2P7utdZ  
至此链式操作完美实现。 )8{6+{5lu  
f3 ]  
rvwy~hO"  
七. 问题3 M>_= "atI  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 -0,4eg j3  
+EASAq  
template < typename T1, typename T2 > mPVE?jnR^0  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ".2A9]_s  
  { 4^!4eyQ^  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); -'C!"\%  
} s=EiH  
}&G]0hCT!  
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: IvW@o1Q  
?G/hJ?3  
template < typename T1, typename T2 > iG[? ]]  
struct result_2 Ds5N Ap:x  
  { T0FZ7  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Ud3""C5B  
} ; N5 q725zJ  
ZcZ;$*  
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? *PM}"s  
这个差事就留给了holder自己。 IF?xnu  
    5iWe-xQ>  
=p\Xy*  
template < int Order > =wA5P@  
class holder; 4S *,\q]q  
template <> 9)yG.9d1  
class holder < 1 > 2X @G"  
  { wR7aQg  
public : LC'2q*:'  
template < typename T > 3B,QJ&  
  struct result_1 gGKKs&n7  
  { u3wL<$2[8  
  typedef T & result; ~Ob8i1S>  
} ; .k]#XoE  
template < typename T1, typename T2 > iUNnPJh  
  struct result_2 r69WD .  
  { !s-/0ugZ  
  typedef T1 & result; I>((o`  
} ; SLA#= K  
template < typename T > `$9L^Yg,4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 31 ] 7z  
  { %\yK5V5  
  return (T & )r; 0QR.   
} )Z:m)k>r;  
template < typename T1, typename T2 > ~.Q4c*_b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const om7`w ]  
  { D9ywg/Q91  
  return (T1 & )r1; bhKV +oN  
} slSR=XOG  
} ; zH+<bEo=1=  
P|N?OocE  
template <> tQ0=p| T]  
class holder < 2 > [s %\.y(q  
  { y#r\b6  
public : 6{^*JC5nj  
template < typename T > cMtJy"kK  
  struct result_1 B&nw#saz.  
  { v@,XinB[  
  typedef T & result; N<b D  
} ; n1)'cS5}  
template < typename T1, typename T2 > gX"T*d>y  
  struct result_2 Y~GUR&ww0n  
  { w)<4>(D  
  typedef T2 & result; m~Me^yt>}  
} ; nh|EZp]  
template < typename T > -wIM0YJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const STp!8mL  
  { r!M#7FDs(  
  return (T & )r; u-M] A z-  
} u~)%tL  
template < typename T1, typename T2 > ok=40B99T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^8\Y`Z0%  
  { D JJZJ}7  
  return (T2 & )r2; YlB["@\[B  
} w#d} TY  
} ; 0hZxN2r  
>%i9oI<)  
Dtt\~m;AR  
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> >。 j@V $Mbv  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: \#_@qHAG  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Hc /w ta  
UNY@w=]<  
return l(i, j) = r(i, j); k7b(QADqUU  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 7C YH'DL  
Rh yegD  
  return ( int & )i; 9H8=eJd  
  return ( int & )j; DoTs9w|5  
最后执行i = j; (>r|j4$  
可见,参数被正确的选择了。 &X7ttB"#h  
,{TQ ~LP  
,@,LD  u  
EUXV/QV{  
iGyVG41U  
八. 中期总结 4Q/r[x/&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: 8ipW3~-4  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 z,os MS  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 V!}L<cN  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor yx 7loy$[  
;HT0w_,  
F94V5_[  
L<"k 7)k  
Cea"qNq=k  
x:vrK#8D>  
九. 简化 `lvh\[3^  
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。 s V&`0N  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 &8juS,b  
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: 78^Y;2 P]W  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 l4DeX\ly7f  
  +-*/&|^等 SUSc  
2. 返回引用。 0ZFB4GL  
  =,各种复合赋值等 ^U" q|[qy  
3. 返回固定类型。 vFR 1UPF  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) #[C< J#;  
4. 原样返回。 =sL(^UISl  
  operator, 9c:5t'Qt5.  
5. 返回解引用的类型。 I S.F  
  operator*(单目) 4'_L W?DS  
6. 返回地址。 wiKCr/  
  operator&(单目) .M}06,-  
7. 下表访问返回类型。 ]zX\8eHp!  
  operator[] M'b:B*>6  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ^CO#QnB @  
  operator<<和operator>> kaV%0Of]  
}t}38%1i  
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。 M2a}x+5'  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: -Zttj/K  
G|<]Ma9x  
template < typename Left > |F3vRt@  
struct value_return EmYO5Whi  
  { pFS F[9?e>  
template < typename T > $/MY,:*e  
  struct result_1 T27:"LVw  
  { K@y-)I2]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; a\.//?  
} ; @ 8A{ 9i  
q`h7H][(A  
template < typename T1, typename T2 > ry z /rf  
  struct result_2 ]cS&8{ ^2  
  { cvn-*Sj  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; =H L9Z  
} ; 1w(<0Be  
} ; =lYvj  
UU*0dSWr  
[>Ikitow  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait axHxqhO7zp  
N=hSqw[  
下面我们来剥离functor中的operator() 3`mC"a b /  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 3AX?B~s  
N+ak[axN  
return l(t) op r(t) =mDy@%yx!  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) IJ+O),'  
return op l(t) kOo>Iy  
return op l(t1, t2) -t;?P2  
return l(t) op Q1]V|S;)X  
return l(t1, t2) op &;'w8_K"^  
return l(t)[r(t)] W,0KBkkp  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 9)8*FahW  
R:SIs\%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: wn&[1gBxM  
单目: return f(l(t), r(t)); DX]z=d)tc  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); H0 {Mlu9  
双目: return f(l(t)); bWhJ^L D  
return f(l(t1, t2)); s{b0#[  
下面就是f的实现,以operator/为例 >1_Dk7E0D  
2l]C55p)s  
struct meta_divide :-W$PIBe  
  { JDIz28Ww  
template < typename T1, typename T2 > X`8Y[Vb3}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) pT|./ Fe  
  { H&"_}  
  return t1 / t2; s0x@ u  
} kfH9Y%bOy  
} ; ?z*W8b]'  
yYVW"m  
这个工作可以让宏来做: }])G Q@  
O~7p^i}  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ <FMuWHY  
template < typename T1, typename T2 > \ C@l +\M(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Zw3hp,P]  
以后可以直接用 tyBg7dP  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) {X{01j};8  
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 %Z-TbOX  
(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。。。) e7)>U!9c9  
z:@d@\$?  
0j-F6a*p'1  
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 VQZT.^  
W$x K^}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > s>[vT?  
class unary_op : public Rettype >KH(nc$  
  { $Qx(aWE0  
    Left l; tSw~_s_V  
public : > 2!^ dT^D  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3|z;K,`Fw  
O&gy(   
template < typename T > P,s)2s'nZ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6|>"0[4S  
      { si+5h6I.}  
      return FuncType::execute(l(t)); 55u^u F  
    } 1tuator  
D*<8e?F  
    template < typename T1, typename T2 > dja9XWOg  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \!? PhNv  
      { dUBVp 9PB  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); :$)aMEq  
    } o =jX  
} ; 2=/-d$  
zmrX %!CW  
Y6[]wUJ  
同样还可以申明一个binary_op HzFt  
m-&a~l  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (RI>aDG RH  
class binary_op : public Rettype Lt#:R\;&  
  { }K qw\]`  
    Left l; A=@V LU4%  
Right r; 'RN"yMv7l  
public : Ezo" f  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3 8ls 4v3  
)aO!cQ{s  
template < typename T > \dQ2[Ek  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [{Klv&>_/  
      { *axza~d  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); =#PudF.\  
    } a*e|>pDO  
 t}* qs  
    template < typename T1, typename T2 > QvyUd%e'5A  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {BwN4r46  
      { :;#c:RKi:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ' ]H#0.  
    } +LU).  
} ; eQ4B5B%j/x  
ek_i{'hFd  
+q>C}9s3  
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 &  t @  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 5,I*F9[3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) &Funao>  
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。 q0xE&[C[M  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! tL 9e~>,`  
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。。。 55)ep  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 xDAA`G  
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) {U2| ):  
下面是修改过的unary_op EJ[iOYx  
:EmMia-)J  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Ky{I&}+R|  
class unary_op :O_<K&  
  { Yru1@/;  
Left l; ;Ef)7GE@\[  
  /ux#U]x  
public : A&@jA5Jb  
bN~'cs8 e  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Q'V,?#  
/E1c#@  
template < typename T > v \L Ip  
  struct result_1 #v]aT  ]}  
  { G5Dji_|  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; c~u F  
} ; KfI$'F #"/  
3hpz.ISk  
template < typename T1, typename T2 > E t[QcB3  
  struct result_2 hgMnO J  
  { .<|4PG  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; GCmVmOdKr  
} ; 7H@Cy}a  
zz''FmedF  
template < typename T1, typename T2 > -V)5Tr=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?f%DVK d  
  { $f@-3/V6{  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ?&t|?@  
} 9\;/-0P  
Y3F.hk}O  
template < typename T > 41_sSqq;^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Tx&qp#FS  
  { #._6lESK  
  return OpClass::execute(lt(t)); ]k%KTvX*G  
} Vu8-Cy>Q?  
k?*DBXJv  
} ; =u1w\>(2Y  
,)\5O0 D6  
1x5CsmS  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug L.~]qs|G/K  
好啦,现在才真正完美了。 7D1`^,?  
现在在picker里面就可以这么添加了: u\\niCNA  
7QRvl6cv  
template < typename Right > 4Fht (B|  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const !wufoK  
  { "VOW V3Z  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); J!gWRw5  
} _ O71r}4  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 2ZFK jj  
T<~[vjA  
p[+me o  
LFry?HO,D  
Rhxm)5+  
十. bind C=f(NpyD6  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 (E]K)d  
先来分析一下一段例子 IpVwnNj!}  
[A/+tv  
#1lS\!  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ;eSf4_~  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 761"S@tf$}  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 vxfh1B&  
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。 #]hkQo  
我们来写个简单的。 LfSU Y  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: KQI} 5  
对于函数对象类的版本: PL2Q!i`[o  
~8 a>D<b  
template < typename Func > @G-k]IWi  
struct functor_trait xRZT  
  { tqk6m# @(  
typedef typename Func::result_type result_type; `v+O5  
} ; ]cY'6'}Hz  
对于无参数函数的版本: o sH,(\4_  
u>Kvub  
template < typename Ret > J A2}  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ^bw~$*"j#  
  { vX)Y%I  
typedef Ret result_type; -5*;J&.  
} ; ^x#RUv  
对于单参数函数的版本: KTREOOu .t  
S~9kp?kR$  
template < typename Ret, typename V1 > uy%PTi+A  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > -5B([jHgR  
  { 43]&SXprH  
typedef Ret result_type; QU;C*}0Zl  
} ; K&oO+G^f  
对于双参数函数的版本: K%@SS8!oy  
T1TZ+ \  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > .-*nD8b  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > WYUU-  
  { <qiap2  
typedef Ret result_type; #FM 'S|  
} ; E8 )*HOT_T  
等等。。。 30-w TcG  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy fxa^SV   
/ 1GZN *I  
template < typename Func > FAGVpO[  
struct func_return U9OF0=g  
  { c8W=Is`  
template < typename T > ;]ew>P)  
  struct result_1 FCAu%lvZT  
  { AV`7> @  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _ !vbX mb  
} ; T8oASg!  
Za?&\  
template < typename T1, typename T2 > xef7mx  
  struct result_2 M:M<bz Vu  
  { 0Jif.<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; zW&W`(  
} ; ^(B*AE.  
} ; "61n?Z#,M[  
sZ$ ~abX  
8=Ht+Br  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 \OB3gnR  
6g&nnA  
template < typename Func, typename aPicker > \Ki#"%S  
class binder_1 [K QZHIe  
  { T!E LH!  
Func fn; (]dZ+"O{  
aPicker pk; <H#K`|Ag  
public : j3F=P  
*mt v[  
template < typename T > r4zS,J;,  
  struct result_1 GT0'bge  
  { +?'acn  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2F]MzeW  
} ; ttRH[[E(  
"+_0idpF  
template < typename T1, typename T2 > #d(r^U#I  
  struct result_2 ;I' ["k%  
  { /y@iaptC  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,B!Qv3bn  
} ; dy'?@Lj;  
B&D z(Bs  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} jz0\F,s  
&Gl&m@-j  
template < typename T > _FgeE`X  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i{0_}"B  
  { aKO@_R,:  
  return fn(pk(t)); VVOt%d  
} W=:+f)D  
template < typename T1, typename T2 > } U.B$4Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L1BpY-=  
  { c^%k1pae(  
  return fn(pk(t1, t2)); +UtK2<^:o  
} egvWPht'_  
} ; 9IV WbJ  
?i"FdpW  
pj6Cvq4bD  
一目了然不是么? M IJ~j><L  
最后实现bind  =%`"  
\h4y,sl  
*q BZi;1  
template < typename Func, typename aPicker > cx) EFy.  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) hW&UG#PY>  
  { hd' n"  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); N0f}q1S<-A  
} NM]/OKs'H  
lB-7.  
2个以上参数的bind可以同理实现。 n66 _#X  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 =G :H)i  
v;7u"9t  
十一. phoenix WDq3K/7\  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: -M}iDBJx>#  
e ^QOn  
for_each(v.begin(), v.end(), 25r=Xv  
( TPuzL(ws  
do_ C'#:}]@E  
[ @UX`9]-P  
  cout << _1 <<   " , " QNY{ p k  
] )g9qkQ8q  
.while_( -- _1), i^(<E0vS  
cout << var( " \n " ) oZCO$a  
) HYS7=[hv6  
); !RI&FcK  
5l#)tX.by  
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: ewY X\  
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 ececN{U/  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 "fdG5|NJe  
那么我们就照着这个思路来实现吧: {H74`-C)W  
< jF<_j  
s#ykD{ Z  
template < typename Cond, typename Actor > v)06`G  
class do_while l3,|r QD  
  { 3 0Z;}<)9  
Cond cd; P%c<0y"O:>  
Actor act; 9^n ]qg^  
public : rcOmpgew  
template < typename T > ~ p.23G]x  
  struct result_1 R\^tr  
  { [(XKqiSV  
  typedef int result_type; X%sc:V  
} ; '4iu0ie>D  
Jx]`!dP3  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} U\N`[k.F  
bZ)Jgz  
template < typename T > o9CB ,c7]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (DU{o\=  
  { _ i8}ld-  
  do 9Z=Bs)-y.  
    { w[iQndu  
  act(t); WG,{:|!E  
  } IaB A2  
  while (cd(t)); #X+)  
  return   0 ; 6m9Z5:xG  
} /D12N'VaE  
} ; SFHa(JOS  
[M.Vu  
GZ"O%: d  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ][Kj^7/  
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。 hikun 2  
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。 ji "*=i  
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。 OP@PB|  
下面就是产生这个functor的类: *m2:iChY  
{r"HR%*u  
Cpl\}Qn  
template < typename Actor > lH[N*9G(  
class do_while_actor rfk';ph  
  { QL3%L8  
Actor act; #/aWG  x_  
public : ^J327  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ^U52 *6  
S}>rsg!  
template < typename Cond > lp6GiF  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 7Y-GbG.'  
} ; i<l)To-  
g$ h!:wW  
J;qHw[6  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 0F"xU1z,  
最后,是那个do_ MDRSI g  
B=f{`rM)~W  
yuND0,e  
class do_while_invoker 3E#acnqn*  
  { (g 8K?Q  
public : _z_uz \#,  
template < typename Actor > !cfn%+0  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const n[<Vj1n  
  { {d) +a$qj  
  return do_while_actor < Actor > (act); {2,V3*NF  
} LWY`J0/  
} do_; MSA*XDnN  
M/BBNT  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? O!a5  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 bz@4obRqf  
最后来说说怎么处理break和continue ? O.&=im_  
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~[%]  
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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