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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda LfjS[  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 1=o(sIeA  
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, 4?*"7t3  
q*<J $PI  
L F-+5`  
8G[Y9A(bmP  
  class filler p Yi=q  
  { G(Idiw#WT  
public : NkjQyMF  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} &:cTo(C'  
} ; ;hfG$ {l;  
fB @pwmu  
?+}E  
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: 5x1jLPl'  
aD2CDu  
6!}m$Dvt~  
)/N Xh'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 0or6_ y6  
dn.c#,Y  
b09#+CH?  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 K~hlwjrt  
dv4r\ R^  
i]^*J1a  
E<m"en&v  
二. 战前分析 eQ)ioY  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 hoD[wAC  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ,9l!fT?iH  
\8>N<B)  
B=RKi\K6a  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0\ytBxL  
  /* --------------------------------------------- */ A&_i]o  
vector < int *> vp( 10 ); B& f~.UH  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);  ;;"c+  
/* --------------------------------------------- */ *.;}OX^X  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); C` 1\$U~%  
/* --------------------------------------------- */ ^&w'`-ra  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); va*>q-QCr  
  /* --------------------------------------------- */ \?mU$,v oI  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); cJE>;a  
/* --------------------------------------------- */ /7HIL?r  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); BxN#Nk~  
: w`i  
6`$z*C2{  
'w$we6f  
看了之后,我们可以思考一些问题: bA9dbe  
1._1, _2是什么? 6I.+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。 GMp'KEQQ  
2._1 = 1是在做什么? H-y-7PW*~  
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。 PT*@#:MA  
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。 ++RmaZ  
UtW3KvJ#=  
i~PZvxt  
三. 动工 O!cO/]<  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ).#D:eO[~  
' xq5tRg>  
E]Gq!fA&<  
Uc;IPS  
template < typename T > 2OOj8JS  
class assignment I)4|?tb ?  
  { gG z_t,=  
T value; oM7-1O  
public : ON=ley  
assignment( const T & v) : value(v) {} f2K3*}P  
template < typename T2 >  [ ^ \)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ;iI2K/ 3  
} ; B'~i Z65  
/u1zRw  
]V7hl#VO  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 BHBR_7  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment pv.),Iv-68  
NNV.x7  
y,eoTmaI  
*wl_8Sis}  
  class holder <^$b1<@  
  { 9 CSz<[  
public : fC:\Gh5  
template < typename T > j[ YTg]  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const &%51jM<  
  { 6h"? 3w  
  return assignment < T > (t); [-}%B0S**  
} )u:8Pv  
} ; 6EGEwx  
h.%Qn vL  
eh=bClk  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: D#(L@ {vC  
o{,(`o.1O  
  static holder _1; ov}{UP]a?  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 nsn,8a38  
_$x *CP0(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); qt)mUq;>  
而不用手动写一个函数对象。 N^>g= Ub  
V3nv5/6  
r+obm)Qtp  
Q 7?4GxMj  
四. 问题分析 +DDvM;31w  
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。 2^j9m}`  
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。 !SNtJi$;v  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Kn]WXc|("  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 D{}\7qe  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 cE#Y,-f  
Lf<9GYNy>`  
五. 问题1:一致性 nP /$uj  
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?| jP]'gQ!-w  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 {uG_)GFr0  
Yf9L~K  
struct holder 79fg%cSb  
  { 1 1'Tt!  
  // #.aLx$"a  
  template < typename T > Mqy`j9FbL  
T &   operator ()( const T & r) const smNr%}_g  
  { a+Nd%hoe  
  return (T & )r;  EZFWxR/  
} <>GyG-q  
} ; ]YKWa"  
suSIz 7:  
这样的话assignment也必须相应改动: MS)bhZvO  
Rx<F^J  
template < typename Left, typename Right > G 0 yt%qHE  
class assignment 'LI)6;Yc  
  { *l} 0x@  
Left l; cke[SUH,  
Right r; U9s y]7  
public : YG|T;/-  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} YWdvL3Bgk,  
template < typename T2 > Ks-><-2+N  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } :4TcCWG  
} ;  Q.yoxq  
NI)nf;C  
同时,holder的operator=也需要改动: ~>|U%3}]  
ZG|T-r;~  
template < typename T > bHNaaif}P  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const dWSH\wm+  
  { #Ba'k6b  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); P{ o/F  
} Q[^d{e*l  
8Sa<I .l  
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。 `pr,lL  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 YVi]f2F%  
vbU{Et\ ^  
return l(rhs) = r; O!jCQ{ T  
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。 *,u{~(thR  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 'u~use"  
8?!Vr1x  
template < typename Tp > k,J?L-F  
class constant_t t!LvV.g+  
  { mvxvX!t  
  const Tp t; ~yV0SpL  
public : 3ly|y{M",  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} j<u`W|vl  
template < typename T > \uH;ng|m  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const O #"O.GX<  
  { 6IA~bkc}  
  return t; "#%T*c{Tf0  
} {^F_b% a4z  
} ; {fWZ n  
fsu'W]f  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 xfilxd  
下面就可以修改holder的operator=了 3mWN?fC  
_#I0m(  
template < typename T > ` $}[np |  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const /$E1!9J  
  { }0 Z3Lrv  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 8@!SM  
} \%#jT GFs~  
aE+E'iL  
同时也要修改assignment的operator() lxbZM9A2  
v?}/WKe+0  
template < typename T2 > mYZH]oo  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } V'8 (}(s/  
现在代码看起来就很一致了。 2ma.zI@^u9  
Mw< 1  
六. 问题2:链式操作 &A>J>b  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ?AR6+`0  
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。 Z|u_DaSrr|  
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。 ) E5ax~  
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。 3=z'Ih`  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 9,4a?.*4~  
K/altyj`  
template < typename T > w!Z3EA;`  
struct result_1 ,ua]h8  
  { H&I 0\upd  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; zk?lNs  
} ; D+RG,8Ht  
rkV ZP!7!  
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: r3|vu"Uei  
^7=yjD`  
template < typename T > ^#;2 Pd>  
struct   ref 8YCtU9D  
  { >LLFe~9`g  
typedef T & reference; p< XjiRq  
} ; k(et b#  
template < typename T > 'EXp[*  
struct   ref < T &> Hc}(+wQN%  
  { o|*,<5t  
typedef T & reference; [mX\Q`)QP  
} ; z`{x1*w_  
=VDN9-/.  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: V<1dA\I"  
*T 6<'a  
template < typename T > 'Kl} y,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const u)%J5TR.Y  
  { (g5T2(_6L  
  return l(t) = r(t); [<6ez;2q'  
} +YXyfTa  
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。 r"^P>8  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 znD0&CS9q  
~u.CY  
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 GDhg VOW(  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: @N34 Q-l  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 <.#i3!  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ^dRB(E}|)  
最后的布局是: *&!&Y*Jzg  
                Add .a?GC(  
              /   \ {o AJL  
            Divide   5 k]w;(<  
            /   \ ZxY%x/K  
          _1     3 ^C_ ;uz  
似乎一切都解决了?不。 o#CNr5/  
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。 <\Lii0hi!  
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。 J&2cf#  
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: uK1DC i  
o^H.uBO{  
template < typename Right > /a Nlr>^  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 1)w^.8f  
Right & rt) const l'm!e'7_  
  { V-IXtQR  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); VI/77  
} :.J Ad$>P  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ?31#:Mg6g+  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 H+6+I53  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 f }P6P>0T  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 7\HjQ7__  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 V\vt!wBcB  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? /'O? 8X<  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: )T&ZiHIJ3  
imC>T!-7  
template < class Action > }Ox5,S}ra  
class picker : public Action C/_Z9LL?F  
  { i_Ol vuy~  
public : "V'<dn  
picker( const Action & act) : Action(act) {} gw O]U=Y  
  // all the operator overloaded Wa.y7S0(@  
} ; %=e^MN1  
Y?IvG&])  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 OiI29  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: )&Af[m S  
#\1)Tu%-  
template < typename Right > 2D;2QdO  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const m?GBvL$  
  { @` 5P^H7  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); S+2we  
} hX4 V}kj  
"!,)Pv  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > +@G#Z3;l!  
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。 XN|[8+#U<@  
]?c9;U  
template < typename T >   struct picker_maker ` "Lk@  
  { U'*~Ju  
typedef picker < constant_t < T >   > result; oDW)2*8yF  
} ; mM(Z8PA 9-  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > a1#",%{I  
  { 6 H{G$[2  
typedef picker < T > result; }-/oL+j  
} ; ,)?!p_*@:  
 \uG^w(*)  
下面总的结构就有了: 40=*Ul U-  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 N||a0&&  
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。  hik.c3  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 )kIZm Q|f1  
至此链式操作完美实现。 kltorlH  
/`s{!t#Y  
,,8'29yEq  
七. 问题3 R+r;V]-/  
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。 2=IZD `{!  
C[R|@9NI  
template < typename T1, typename T2 > <I 0EjV  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XcFu:B  
  { >zX`qv&>  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); fD<0V  
}  |\FJ  
zD@RW<M  
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: ]kdU]}z  
?Gx-q+H  
template < typename T1, typename T2 > JuDadIrd{  
struct result_2 ^]k=*>{ R  
  { E>c*A40=.n  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 'i:S=E F  
} ; eWOZC(I*z  
* `3+x  
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? woUt*G@  
这个差事就留给了holder自己。 ?>Bt|[p:s)  
    @{@DGc  
4Q(w D  
template < int Order > Lvb'qZ6n  
class holder; Bo4iX,zu  
template <> $C t(M)  
class holder < 1 > 0ZJrK\K;  
  { ,a3M*}Y ~3  
public : af_b G;  
template < typename T > [{PmU~RMYf  
  struct result_1 x-T7 tr&(  
  { awgS5We|  
  typedef T & result; F%I*m^7d  
} ; LIRL`xU7  
template < typename T1, typename T2 > >P}6/L  
  struct result_2 .2 }5Dc,eR  
  { Mk/ZEyq^  
  typedef T1 & result; GrA}T`]  
} ; ow9Vj$m  
template < typename T > m!WDXt  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Of;$ VK'  
  { T,uJO<  
  return (T & )r; &4m;9<8\  
} Bgs,6:  
template < typename T1, typename T2 > JqK-vvI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const F~l:W QAj  
  { -+n? Q;  
  return (T1 & )r1; ub-vtRpm  
} 5N[H@%>QO  
} ; l8 XY  
"b0!h6$!H  
template <> 4Y{&y6  
class holder < 2 > w1)SuMFK_  
  { t+aE*Q  
public : 15cgmZsS  
template < typename T > cJ#%OU3 p  
  struct result_1 }4_c~)9Q  
  { 71G00@&w9D  
  typedef T & result; l)qGG$7$  
} ; R ]y9>5 'U  
template < typename T1, typename T2 > ^ oh%Ns  
  struct result_2 IWnyqt(k  
  { ~p$ncIr2Q  
  typedef T2 & result; vb2aj!8_?  
} ; @,SN8K0T  
template < typename T > PF] Vt  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const O;RNmiVoq  
  { 'p4b8:X  
  return (T & )r; l 5z8]/  
} Nu6]R677Y  
template < typename T1, typename T2 > Ts 3(,Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const B=hJ*;:p  
  { MKr:a]-'f~  
  return (T2 & )r2; n4G53+y'  
} #*;Nb  
} ; mG+hLRTXP  
;/ao3Q   
ybVdWOqv  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 9p9-tJfH.  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: J9`[Qy\  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 6T=zHFf~  
;AE%f.Y  
return l(i, j) = r(i, j); -I{J]L$S #  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ]@7]mu:oL  
'gv7&$X}4  
  return ( int & )i; XrQS?D `  
  return ( int & )j; U-GV^j  
最后执行i = j; o)IcAqN$H  
可见,参数被正确的选择了。 1@A*Jj[R%  
4!tHJCq"  
|h65[9DMP  
>zWVM1\\j  
sTG e=}T8  
八. 中期总结 &_y+hV{  
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: Ss{  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 i*%2 e)  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 -Fs^^={Q  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor blA]z!FU  
cP MUu9du  
AAt<{  
+qEvz<kch  
uz+b  
4GRmo"S  
九. 简化 KCed!OJ+  
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。 cuP5cL/Y  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Xsc5@O!  
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: YA>du=6y\  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ]-aeoa#  
  +-*/&|^等 (UV+/[,  
2. 返回引用。 a".uS4x  
  =,各种复合赋值等 ]Zim8^n?`.  
3. 返回固定类型。 B"I> mw  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) S!n 9A  
4. 原样返回。 =#<hT s  
  operator, yX(6C]D  
5. 返回解引用的类型。 RfwTqw4@  
  operator*(单目) Sn/~R|3XA7  
6. 返回地址。 [hS?d.D   
  operator&(单目) 1a90S*M  
7. 下表访问返回类型。 V|.aud=7z  
  operator[] `B6{y9J6  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 K`FgU 7g{  
  operator<<和operator>> MOG[cp  
@:xO5L}Io  
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。 ?8(`tS(_?  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: t{>66jm\R  
j78xMGKO  
template < typename Left > -i'T!Qg1  
struct value_return *ma/_rjK  
  { )B*?se]LJ  
template < typename T > Prhq ~oI4  
  struct result_1 -& kQlr  
  { Vrz!.X~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; &bj :,$@  
} ; ),\>'{~5&  
Ytx+7OLe  
template < typename T1, typename T2 > J6 [x(T  
  struct result_2 GKY:"q&h  
  { J5Fg]O*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ^l^_K)tw*  
} ; vt mO  
} ; B;;D(NH  
dY\"'LtF  
2c%}p0<;|?  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait hDlk! #*  
oAyk  
下面我们来剥离functor中的operator() |7`Vw Z  
首先operator里面的代码全是下面的形式: /2dK*v0  
aG}9Z8D  
return l(t) op r(t) o@LjSQ5!  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) fe37T@  
return op l(t) [k'Ph33c  
return op l(t1, t2) 1wc -v@E  
return l(t) op rY!uc!  
return l(t1, t2) op  29sgi"  
return l(t)[r(t)] @L<[38  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 2hJ{+E.m  
U*&ZQw  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: dWqFP  
单目: return f(l(t), r(t)); m]-8?B1`Y  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0dcXgP  
双目: return f(l(t)); t^CT^z  
return f(l(t1, t2)); [V)sCAW  
下面就是f的实现,以operator/为例 (FjgnsW  
=(n'#mV  
struct meta_divide |O4A+S  
  { 9uS7G*  
template < typename T1, typename T2 > 6ZG)`u".("  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) oyr2lfz*  
  { Yip9K[  
  return t1 / t2; L|q<Bpz  
} =` i 7?  
} ; ,K9UT#h  
g?>AY2f[5  
这个工作可以让宏来做: Pm1 " 0  
Nu_ w@T\l  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ j&Hn`G  
template < typename T1, typename T2 > \ H~ZSw7!M8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; k( g$_ ]X  
以后可以直接用 42wcpSp  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ,{Ab=xV  
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 X#3<hN*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。。。) Pj.~|5gnf  
1!f'nS  
"T&uS1+=c  
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 FvJSJ.;E,  
%b{!9-n}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _#gsR"FZ$  
class unary_op : public Rettype .HQ<6k:  
  { Yjl0Pz .q  
    Left l; `{wku@  
public : Pu^~]^W)  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} AfEEYP)N  
>o} ati  
template < typename T > ;Bb5KD  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *h4m<\^U  
      { q8h{-^"  
      return FuncType::execute(l(t)); z}8YrVr@  
    } +wUhB\F *  
-*lP1Nbp  
    template < typename T1, typename T2 > SNU bY6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 68c;Vb  
      { d*>k ]X@G  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); cx,A.Lc  
    } Uu X"AFy~\  
} ; :'dc=C  
8e@JvAaa$  
\!QF9dP4  
同样还可以申明一个binary_op :b ;1P@W<  
E`4=C@NN+,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %~5Q^3$O  
class binary_op : public Rettype J\so8uT:  
  { [U(&Ae0V>  
    Left l; VQ?H:1R  
Right r; 3K!0 4\  
public : ++!E9GU{  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <u?hdwW \  
j$|C/E5?  
template < typename T > N`Xnoehu  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $JB:rozE  
      { $l;tP  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ,;P`Mf'YC  
    } W79A4l<  
wmr%h q  
    template < typename T1, typename T2 > 'D"K`Vw  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const px>> ]>ZMH  
      { ]GtR8w@w  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]A]E)*  
    } $ XsQ e  
} ; m=.7f9  
;v +uv f  
.(1j!B4^  
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 [a)~Dui0@\  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 a61eH )a  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) !$xEX,vj|W  
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。 3d'ikkXK  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! .&Pe7`.BE  
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。。。 T7,Gf({  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 <oaBh)=7  
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) Px7g\[]  
下面是修改过的unary_op &/hr-5k  
;k&k#>L!K  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > :$cSQ(q9a  
class unary_op l6B^sc*@  
  { Rf(x^J{  
Left l; :y-0qz D?  
  qv*uM0G6i  
public : y5Wqu9C\Io  
W8yfa[z~J  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Cb%.C;q  
;Jbc'V'fm  
template < typename T > ?J@?,rZQ^V  
  struct result_1 ~\:j9cC  
  { h [|zs>p  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; d+m6-4[_k  
} ; .xz,pn}  
rI^~9Rz  
template < typename T1, typename T2 > Q"6hD?6.  
  struct result_2 $|cp;~ 1  
  { R#7+  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; rxgVT4  
} ; x:n9dm  
/romTK4  
template < typename T1, typename T2 > p[@oF5M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kk /+Vx~  
  { $XQ;~i   
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); a._^E/EV  
} Z}K.^\S9  
jgo<#AJ/E  
template < typename T > y800(z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Xc9p;B>^Ts  
  { kHJDX;  
  return OpClass::execute(lt(t)); RlslF9f  
} ~^%0V<*-}  
^iV`g?z  
} ; wHt#'`5  
EBIa%,  
{+/ .5  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug "BLv4s|y7L  
好啦,现在才真正完美了。 y= oVUsG  
现在在picker里面就可以这么添加了: /H%<oAjp6  
\C+*loLs  
template < typename Right > %<=w[*i  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 43{_Y]  
  { ^EC)~HP@C  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); rF8W(E_=  
} ]{Mci]H6T  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 0\EpH[m}-  
}DDVGs[  
Qc&-\kQ:$u  
oeu|/\+HW  
y~== waZw  
十. bind {?@t/.4[W3  
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。 pBg|n=^  
先来分析一下一段例子 )KaLSL>  
>bX-!<S  
o27 3|*  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 7x[LF ^o  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 %k3NT~  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 .])>A')r  
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。 PwFQ#Z  
我们来写个简单的。 2~G,Ia  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 9*}iBs  
对于函数对象类的版本: O8K@&V p  
Sk6b`W7$  
template < typename Func > Xmap9x  
struct functor_trait NCowt|#t  
  { N_u&3CG  
typedef typename Func::result_type result_type; <mv7HKVg  
} ; (R4PD  
对于无参数函数的版本: B`?N,N"  
G$?|S@I,  
template < typename Ret > g  ,/a6M  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ?1GY%-  
  { d\~p5_5.  
typedef Ret result_type; zAeGkP~K  
} ; G0_&gx`  
对于单参数函数的版本: q[{:  
!cq=)xR  
template < typename Ret, typename V1 > F^ I\X  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 5x*5|8  
  { Q0pC4WJ`  
typedef Ret result_type; NoFs-GGGh  
} ; u] F7 0C^~  
对于双参数函数的版本: k_,MoDz  
$7Jfb<y  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > O0@w(L-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > DRH'A!r!  
  { z=ML(1c=  
typedef Ret result_type; G 6Wx3~  
} ; 2{Wo-B,wt~  
等等。。。 l% rx#;=u  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Gs+\D0o!  
/h/6&R0l  
template < typename Func > uWUR3n  
struct func_return M-{*92y& |  
  { c]6V"Bo}A  
template < typename T > %oAL  
  struct result_1 ,`;jvY~Ec  
  { ;(K  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; aGpCNc{+  
} ; A:kkCG!~Nf  
HV ;;  
template < typename T1, typename T2 > . 3Gn ZR,L  
  struct result_2 *Wzwbwg  
  { %m oJF1  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; rFhW^fP/  
} ; pss6Oz8  
} ; s0r"N7~  
 VJ3hC[  
wuKl-:S;Vs  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 g]za"U|g  
9ftN8Svw  
template < typename Func, typename aPicker > \ZS\i4  
class binder_1 CoJ55TAW  
  { QjLji +L  
Func fn; 7U,k 2LS  
aPicker pk; 8 4z6zFv?Q  
public : ;;@IfZ ?j  
)%s +?  
template < typename T > _().t5<  
  struct result_1 :y\09)CJK  
  { Tj`yJ!0  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; gA_krK ,Z  
} ; L!gDFZr  
.!i0_Rv5x  
template < typename T1, typename T2 > y?>#t^  
  struct result_2 @44P4?;  
  { _F izgs  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; CN/IH   
} ; |1"!k A  
H>?F8R_iq  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} GQx9u ^>  
}kE87x'  
template < typename T > i&A%"lOI9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^n9a " qz  
  { @rO4y`  
  return fn(pk(t)); _R7 w?!t8  
} 1kmQX+f  
template < typename T1, typename T2 > A W)a">|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cOkgoL" 4  
  { ~GG?GB  
  return fn(pk(t1, t2)); m"4B!S&Fc(  
} f7J,&<<5w  
} ; C0fmmI0z~  
BDe]18X  
{B0h+. C  
一目了然不是么? B,_`btJh  
最后实现bind W&(f&{A  
:[sOKV i  
=-~;OH /  
template < typename Func, typename aPicker > `tE^jqrke5  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) z856 nl  
  { TJaeQqob  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); frN3S  
} :.iyR  
%6ub3PLw8  
2个以上参数的bind可以同理实现。 "+|L_iuNQ  
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。 +y&d;0!  
uLN[*D  
十一. phoenix )ofm_R'q*  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: }"zC >eX&  
'<@=vGsye  
for_each(v.begin(), v.end(), }B q^3?,#{  
( = .oHnMX2M  
do_ MJ\[Dt  
[ NQ9Ojj{#  
  cout << _1 <<   " , " ~]WVG@-  
] ;=jr0\|e  
.while_( -- _1), G> \T bx  
cout << var( " \n " ) IfV  3fJ7  
) C+%K6/J(  
); 8]< f$3.  
@Bs0Avj.  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 'iUg[{'+  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor R1ktj  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 cDV ^8 R  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 1S$h<RIPAc  
op7FZHs  
Z$'I Bv  
template < typename Cond, typename Actor >  k0H#:c}  
class do_while T_#, A0G  
  { |n6Eg9  
Cond cd; nWWM2v  
Actor act; SH8/0g?  
public : %<Q*Jf  
template < typename T > `v nJ4*  
  struct result_1 uDuF#3 +"  
  { HIf{Z* mb  
  typedef int result_type; ijUzC>O+q  
} ; 4TRG.$2[  
ftZj}|R!  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} rdJB*Rlkh  
$.K?N@(W  
template < typename T > Mkv|TyC  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?o[L7JI  
  { i$UQbd  
  do tRfm+hqRZ  
    { @q8an  
  act(t); >nn Y:7m  
  } I cF@F>>  
  while (cd(t)); B 0)]s<<  
  return   0 ; RiFw?Q+  
} ]tt} #  
} ; G<qIY&D'  
8cVzFFQP  
?S#\K^  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). H[Weu  
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。 F0dI/+  
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。 0SV\{]2  
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。 (#Mp 5C'X  
下面就是产生这个functor的类: M##';x0  
xtfRrX^  
%c/^_.  
template < typename Actor > .y4&rF$n  
class do_while_actor 1dG06<!  
  { B BL485`  
Actor act; & 0v.E"0<  
public : |. C1|J'Z  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Nhf~PO({&  
[ygF0-3ND  
template < typename Cond > ')#,X^   
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 2(#Ks's?  
} ; t#b0H)  
@LX6hm*}  
e<\<,)9@/  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 -|_ir-j  
最后,是那个do_ zCe/Kukvy  
)ly ^Ox  
>SI<rR[~%  
class do_while_invoker -q>^ALf|@>  
  { |:q/Dt@  
public : ;+_8&wbqW  
template < typename Actor > G*n2Ii  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const mh` |=M]8E  
  { 9%DT0.D}$j  
  return do_while_actor < Actor > (act); j F5Blc  
} ^gR+S  
} do_; mN}7H:,  
=!.m GW-Q}  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? t9 F=^)s  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 }STYG`  
最后来说说怎么处理break和continue T[uDZYx  
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。  v[,Src  
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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