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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ]WyV~Dzz<  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 k_O"bsI)  
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, 90I)"vfW5  
PX2Ejrwj  
E3NYUHfZ  
#Yj0'bgK  
  class filler xH3SVn(I  
  { pMa 3R3a  
public : `2r21rVntf  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} G.B^C)guu  
} ; HzH_5kVW  
<uv{/L b  
u b4(mS  
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: 2Ni{wg"  
p c-'+7Dh>  
|nU:  
9n8;eE08  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Ie4*#N_  
7^|3T TK  
hn!$?Vo.  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 S$muV9z2=  
=Ee f  
_;LHC;,:  
UxzwgVT  
二. 战前分析 1{";u"q  
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。 C .YtjLQP$  
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 /_jApZz  
(T'inNbJe  
O@E&lP6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); O]{H2&k@  
  /* --------------------------------------------- */ :Q\h'$C  
vector < int *> vp( 10 ); S@_@hFV jd  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); :I<%.|8  
/* --------------------------------------------- */ rR C3^X`u  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); b[RBp0]x  
/* --------------------------------------------- */ tQ2*kE  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); cJE2z2uW0  
  /* --------------------------------------------- */ *j <;;z-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); A9tQb:  
/* --------------------------------------------- */ 7*[>e7:A  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); RJtSHiM2  
+;; fw |/  
R 8Iac[N  
CqrmdWN  
看了之后,我们可以思考一些问题: )(DV~1r=  
1._1, _2是什么? bXC 0f:L  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 VK`b'U &l"  
2._1 = 1是在做什么? U*a!Gn7l  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 k5}i^^.  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 7g&_`(  
(G$m}ng  
@d4zSG/s5w  
三. 动工 EQ=Enw1[  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 8q tNK> D  
gB~SCl54  
.!9]I'9M  
-@J;FjrXmP  
template < typename T > eMh:T@SN  
class assignment W/?D}#e<4  
  { 03rZz1  
T value; =M(\R8  
public : Wm3H6o*  
assignment( const T & v) : value(v) {} 1p8E!c{}j  
template < typename T2 > S2fw"1h*x  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } YHKm{A ]  
} ; PK+][.6H  
T>?sPq  
}.T$bj1B;V  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 _fa]2I  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Y%&6qt G  
=,0E3:X^  
N!Y'W)i16  
:fj}J)9'xW  
  class holder VVe>}  
  {  /?_{DMt  
public : zBjqYqZ<+  
template < typename T > ueWG/`ig  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const _<3:vyfdC  
  { qC3 rHT]  
  return assignment < T > (t); XhIgzaGVu  
} q_ 5xsTlTR  
} ; r!x^P=f,MJ  
PN.=])7T  
?29 KvT;#]  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: :'rXu6c-  
6DR8(j)=[%  
  static holder _1; 0{B5C[PTG  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 }_gq vgI>p  
*y0`P0V|8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); H}}t )H  
而不用手动写一个函数对象。 M>v M@j  
R=9j+74U  
".@SQgyb0  
Xbu >8d?n  
四. 问题分析 N.isvDk%  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 J#X7Ss  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 1-qQp.Wj  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 {{ wVM:1  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 5w1=j\oq  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ^ #Wf  
GUcuD^Fe  
五. 问题1:一致性 \ _i`=dx  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| {Qhv HV  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 =a {Z7W  
wZOO#&X#r  
struct holder !IGVN:E  
  { KlrKGmy,)  
  // @lj  
  template < typename T > Cu`ZgK LQ  
T &   operator ()( const T & r) const VyI%^S ]sS  
  { n&Al~-Q:^  
  return (T & )r; I5bi^!i  
} L~yy;)]W  
} ; R UX  
@lmke>  
这样的话assignment也必须相应改动: F^a D!O ~  
@*_K#3  
template < typename Left, typename Right > 0<s)xaN>Y  
class assignment N..u<06j/  
  { ,:v}gS?Uq  
Left l; t4JGd)r  
Right r; "qDEI}  
public : bqe;) A7  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} M P3E]T~:  
template < typename T2 > 2.NzB7c*CM  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } oZ8SEC "]  
} ; i/$lO de  
"Srp/g]a  
同时,holder的operator=也需要改动: cX&c%~  
JRo{z{!O6  
template < typename T > aI\VqOt]  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 2N]y)S_<V  
  { KS| $_-7 u  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); -S|L+">=Z  
} `#(4K4]1.  
sVC5<?OW!p  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 kPxEGuL'  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 nBD7  
iFHVr'Og'  
return l(rhs) = r; KcrF=cA  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 % ,X(GwX  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: SEuj=Vie#  
dE^'URBiA  
template < typename Tp > B02~/9*Y"  
class constant_t u.arkp  
  { MdyH/.Te  
  const Tp t; V}J W@  
public : I#mT#xs6  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} "Fke(?X'  
template < typename T > T0SD|'  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const JRNyvG>j  
  { ~f@;.  
  return t; F>}).qx  
} }8FP5Z'Cf%  
} ; \twlHj4  
2T|L# #C  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 }tJ:-!*2  
下面就可以修改holder的operator=了 "w A8J%:  
sn *s7v:  
template < typename T > 7_{x '#7  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const /TB_4{  
  { g3 qtWS  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); l/1uP  
} d-  ]%  
{6KU.'#iF  
同时也要修改assignment的operator() .N5"IY6>  
6znm?s@~  
template < typename T2 > A]n !d}?  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } crmnh4-  
现在代码看起来就很一致了。 c#rbyx?5  
7N""w5  
六. 问题2:链式操作 4o|~KX8Qz  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 6?t5g4q*nn  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 K@d`jb4T  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 BY 1~\M  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 CsE|pXVG  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct !Q?4sAB  
9 np<r82  
template < typename T > jRBx7|ON  
struct result_1 :bh[6 F  
  { Mc\lzq8\ 1  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;  %k2zsM  
} ; ,CvU#ab8$  
{=(4  
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: *yJb4uALB  
M0]fh5O  
template < typename T > >U}~Hv]  
struct   ref O_:Q#  
  { } M1<a4~  
typedef T & reference; kC#;j=K?  
} ; :3G9YjzC}  
template < typename T > .Kv@p jOr  
struct   ref < T &> B 51LZP  
  { weDv[b5i  
typedef T & reference; ;Joo!CXHO  
} ; \k* ]w_m-  
:@p`E}1r{  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 1DBzD%@Oz  
(g;Ff`P Pc  
template < typename T > `W/6xm(X5;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ?K]k(ZV_+Y  
  { PK~okz4b  
  return l(t) = r(t); mEqV&M1;7l  
} 0|U<T#t8?  
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。 Lf,gS*Tg?  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 l%)XPb2$J  
~q9RZ#g13J  
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 oNdO@i%.q4  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: [R~HhM  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 D +oo5  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ^.4<#Qs  
最后的布局是: \K4m~e@!  
                Add  $SDx) '!  
              /   \  {<i!Pm  
            Divide   5 ;P{ *'@  
            /   \ (O&b:D/Y  
          _1     3 D`gY6wX  
似乎一切都解决了?不。 9DT}sCLz:B  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 W}e5 4-lu  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ~jPe9  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: X$xqu\t7  
ePF9Vzq  
template < typename Right > t]m#k%)  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Z<wg`  
Right & rt) const  t9=rr>8)  
  { MdPwuXI  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); t EN%mK  
} rUuM__;d  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 1]qhQd-u  
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。 f{vnZ|WD  
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。 H<q:+  
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。 'E@D  
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。 &2g1Oy~  
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? ei"FN3Rm  
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: ;TR.UUT  
[[)HPHSQ  
template < class Action > :xA'X+d/'  
class picker : public Action 18`?t_8g  
  { _LS=O@s^  
public : LsmC/+7r$1  
picker( const Action & act) : Action(act) {} J"z8olV  
  // all the operator overloaded v3[ 2!UXq  
} ; a([cuh.  
-yC},tK  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ){,8}(|  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: P!-9cd1 C,  
/2YI!U@A  
template < typename Right > 3cs'Oz<w  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const O/FQ'o1F  
  { vb$k/8JK  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8J>s|MZ  
} 7wZKK0;T  
9 Z4H5!:(  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > P ^D\znvc  
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。 x&kF;UC  
BK-{z).)  
template < typename T >   struct picker_maker >`t |a  
  { QYg2'`(  
typedef picker < constant_t < T >   > result; C`DTPoXN  
} ; 7H=/FT?e]  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > oo /#]a  
  { ;]'mx  
typedef picker < T > result; &OsJnkY<<  
} ; \[Q,>{^  
sqsBGFeG  
下面总的结构就有了: /9i2@#J}W1  
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。 /5SBLp}Sy  
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。 MvQ0"-ZQ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 aLG6yVtu  
至此链式操作完美实现。 IY+P Yad  
-cOLg rmp  
rry 33  
七. 问题3 meE&, {  
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。 t}]=5)9<  
r IY_1  
template < typename T1, typename T2 > `n$pR8TZ_  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4s%vx]E  
  { <Knl6$B  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 4y:yFTp  
} XZ}]H_, n  
%r?Y!=0  
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: 3u _[=a  
'tklz*  
template < typename T1, typename T2 > Il,2^54q  
struct result_2 QT&2&#Z  
  { ]haZT\  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Nxp 7/Nn3  
} ; n~@;[=o?5  
!T!U@e=u  
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? 2ntL7F<ow  
这个差事就留给了holder自己。 JN,4#,  
    !0i  
=# <!s!  
template < int Order > JUHmIFjZ  
class holder; a~>+I~^K5q  
template <> *?:V)!.2z  
class holder < 1 > ~+ Mp+gE  
  {  At @H  
public : 3MH9%*w'0  
template < typename T > yb\T< *  
  struct result_1 Y23- Im  
  {  ltK\ )L  
  typedef T & result; MAb*4e#  
} ; @y ] ek/  
template < typename T1, typename T2 > P{-j ^'y  
  struct result_2 IOhJL'r  
  { g(& huS  
  typedef T1 & result; *t=8^q(K[  
} ; % Ya%R@b}  
template < typename T > M#Kke9%2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const iI.pxo s  
  { 3Xcjr2]~  
  return (T & )r; Td(eNe_4T  
} zZp0g^;.?  
template < typename T1, typename T2 > 2@~.FBby7@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Sqn|  
  { >8M=RE n4  
  return (T1 & )r1; Cw$0XyO  
} *hWpJEV  
} ; 0gTv:1F /  
M$YU_RPl+  
template <> SbLm  
class holder < 2 > R RRF/Z;))  
  { K-,4eq!  
public : Aqy y\G;  
template < typename T > 27J!oin$  
  struct result_1 aW=c.Q.  
  { = y @*vl   
  typedef T & result; $/p0DY  
} ; RW-) ({  
template < typename T1, typename T2 > T3wQRn  
  struct result_2 $|"Y|3&X  
  { :Oiz|b(  
  typedef T2 & result; P aD6||1F  
} ; A>\5fO  
template < typename T > *jR4OY|DXH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #B2a?   
  { ~ECIL7,  
  return (T & )r; kz_gR;"(Z  
} q]scKWYI  
template < typename T1, typename T2 > o%yfR.M6$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const XQ3"+M_KG  
  { @vZeye  
  return (T2 & )r2; R?t_tmKXC!  
} fV#,<JG  
} ; tgyW:<iv  
pKtN$Fd  
J5TT+FQ  
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> >。 TTa$wiW7'  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: &t~NR$@  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 38GkV.e}$  
XL3m#zW&  
return l(i, j) = r(i, j); $PstEL  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) c>Tf@A og>  
bN\;m^xfu  
  return ( int & )i; B[ .$<$}G  
  return ( int & )j; t zShds  
最后执行i = j; )IVk4|  
可见,参数被正确的选择了。 `# U<'$  
=X1oB ,W{  
z]2MR2W@X  
7@&mGUALO  
C$0rl74Wi  
八. 中期总结 `?{6L#  
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: BG6.,'~7o  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Y\Z6u)  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ppo.#p0w  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 0bpGPG's&  
H_ a##z  
Hu9nJ  
ihJ!]#Fbm  
.i {yW  
Im?/#tX  
九. 简化 Egz6rRCvg  
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。 MDQ:6Ri  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 cTW$;Fpc+  
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: 2 OV$M~  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 \2!.  
  +-*/&|^等 |$;4/cKfy  
2. 返回引用。 9OFH6-;6`\  
  =,各种复合赋值等 lN&+<>a  
3. 返回固定类型。 T X iu/g(  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) dt@~8kS  
4. 原样返回。 S\]9mHJI  
  operator, ,Ne9x\F  
5. 返回解引用的类型。 ;HBKOe_3  
  operator*(单目) fWC(L s  
6. 返回地址。 lI%RdA[  
  operator&(单目) rizjH+  
7. 下表访问返回类型。 )3A+Ell`  
  operator[] P l!E$   
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ePZ Ai"k  
  operator<<和operator>> "Bv V89  
}Ml BmD  
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。 MLlvsa0  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: A9g/At_  
~9OZRt[&  
template < typename Left > !4!qHJISa  
struct value_return auB 931|  
  { H5#]MOAP  
template < typename T > KgbBa2@ +  
  struct result_1 \D k >dE&I  
  { BW6Ox=sr<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Nmd{C(^o  
} ; BeLqk3'/  
$a8,C\m e?  
template < typename T1, typename T2 > 6}.B2f9  
  struct result_2 ~EIY(^|py  
  { 8=!M0i  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; A / N$  
} ; /(w:XTO<  
} ; Z1FO.[FV  
N7%+n*Z  
Sq&*K9:z  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait U A T46  
j=)Cyg3_%  
下面我们来剥离functor中的operator() 2B_6un];W  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ~4[2{M.0>@  
mD:d,,~  
return l(t) op r(t) jMUE&/k  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) _=jc%@]1y  
return op l(t) . ({aPtSt!  
return op l(t1, t2) GBvB0kC)c  
return l(t) op 5M{N-L_eC  
return l(t1, t2) op ]nN']?{7PW  
return l(t)[r(t)] g*ES[JJH&  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] )1O *~%  
-8qLshQ  
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: fcb:LPk;  
单目: return f(l(t), r(t)); sMli!u  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); .9> e r  
双目: return f(l(t)); it\{#rb=4  
return f(l(t1, t2)); E$/`7p8)  
下面就是f的实现,以operator/为例 KO<fN,DR  
1j6ZSE/*|  
struct meta_divide Wt"@?#L  
  { %,MCnu&Z  
template < typename T1, typename T2 > /^qCJp`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) pq*b"Jku1  
  { BgD;"GD*W  
  return t1 / t2; Mq42^m:qe  
} Gp$[u4-6M6  
} ; N2;T\xx,  
C;wN>HE  
这个工作可以让宏来做: a<sE dp  
~.AUy%$_g+  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ -hL8z$}  
template < typename T1, typename T2 > \ {LJwW*?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 29 u"\f a  
以后可以直接用 d#I'9O0&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) O?D*<rwD  
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 %fh ,e5(LT  
(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。。。) ;%]Q%7  
1]fqt[*)  
sqei(OXy  
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 ~m[^|w  
)#T(2A  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ( E&}SI~  
class unary_op : public Rettype k  5xzC&  
  { QgEG%YqB  
    Left l; s41<e"  
public :  ,L\OhT  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} /Y:_qsO1  
5IBe;o  
template < typename T > @;fdf3ian  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5ts8o&|   
      { d'kQE_y2.  
      return FuncType::execute(l(t)); z++*,2F  
    } &y mfA{s  
%xyt4}-)m  
    template < typename T1, typename T2 > 45edyQ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const st|$Fu  
      { I &YYw8&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); cA`R~o"  
    } 6WgGewn  
} ; >wdR4!x!?  
#|GP]`YT  
<!Nj2>  
同样还可以申明一个binary_op 7X2g"2\Wm  
6*S|$lo9B  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > e8a_)TU?  
class binary_op : public Rettype P_z3TK  
  { v~?d7p {  
    Left l; tcwE.>5O  
Right r; 9|D!&=8   
public : <)uUAh  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7cK#fh"hvg  
/$! / F@^  
template < typename T > gJ+MoAM"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ii?<Lz  
      { ,`^B!U3m   
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); &AU%3b  
    } B$ +YK%I  
I$n 0aR6  
    template < typename T1, typename T2 > b DeHU$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gkI(B2,/  
      { g*N~r['dZ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); X<x"\Yk  
    } ;? '`XB!  
} ; 8%_XJyg  
hW~,Uqy  
Cj _Q9/  
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 `5r*4N<  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 dFjB &#Tl  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 2ELw}9  
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。 X{| 1E85fl  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! (8?t0}#t  
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。。。 3=o3VGZP  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 B0?E$8a  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) I?G m  
下面是修改过的unary_op e#:.JbJ:D  
vd|PTHV_  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > I+kGEHO}  
class unary_op S:v]3G  
  { y"#o9"&>&  
Left l; S)iv k x  
  SpdQ<]  
public : %C" wUAY  
gGxgU$`#c  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 'v GrbmK  
4`o_r%   
template < typename T > *NS:X7p!V  
  struct result_1 S;kI\;  
  { Zgkk%3'^'  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; cgNK67"(  
} ; ^ b{0|:  
&p8b4y_  
template < typename T1, typename T2 > \rn:/  
  struct result_2 TppR \[4]  
  { 26B]b{Iz{  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; v#q7hw=  
} ; 'h53:?~  
X=USQj\A  
template < typename T1, typename T2 > KhIg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;{[&&qMwU  
  { }dQW -U  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); K'kWL[Ut!  
} 8C7$8x] mM  
:V*c9,>ZO  
template < typename T > "#\\p~D/<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vnwS &;-k~  
  { 9dn~nnd'n  
  return OpClass::execute(lt(t)); Aj((tMJNOw  
} R".~{6  
0}}b\!]9  
} ; 7TD%vhbiwi  
i}"Eu< P  
8;K'77h  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug }c|)i,bL  
好啦,现在才真正完美了。 UfIH!6Q  
现在在picker里面就可以这么添加了: g\^7Q  
, 7-@eZ  
template < typename Right > ;}"!|  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const DdDwMq  
  { 8 -]\C  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 5q4sxY9T  
} :j feY  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ;%wQnhg  
6?8x[l*5M  
U0>Uqk",  
-=5]B ;  
Q #!|h:K  
十. bind PCKgdh},  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 DvL/xlN  
先来分析一下一段例子 d0ZbusHHb  
kq +`.  
Y6<"_  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 'KL!)}B$h  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 .$&_fUY  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 o}QtKf)W  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 o+-G@ 16  
我们来写个简单的。 ~t0\Q; @($  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Ek#?B6s  
对于函数对象类的版本: 9qe<bds1  
 3"B$M  
template < typename Func > &4]~s:F  
struct functor_trait A\xvzs.d  
  { oY;=$8y<q  
typedef typename Func::result_type result_type; $ /Rr|<  
} ; aJ;6!WFW  
对于无参数函数的版本: ZV,1IaO  
Fke_ms=I^  
template < typename Ret > @x u/&pbI  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Cx,)$!1  
  { zI$24L9*  
typedef Ret result_type; )TH~Tq:  
} ; )wFr%wNe  
对于单参数函数的版本: s01W_P.@R  
d]bM,`K* 6  
template < typename Ret, typename V1 > !/]vt?v#^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 7"|j.Yq$H{  
  { =A yDVWpE  
typedef Ret result_type; aM2[<m}  
} ; FXF#v>&  
对于双参数函数的版本: 'OERW|BO  
]E8S`[Vn  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Gd= l{~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > moe5H  
  { J3;dRW  
typedef Ret result_type; cag9f?w@V  
} ; ;?-`n4B&  
等等。。。 JE[+  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ]n/fB|tE  
4t Z. T9d  
template < typename Func > vWM'}(  
struct func_return #c2InwZV  
  { "q'9-lk  
template < typename T > E#cW3\)  
  struct result_1 :zL.dJwa  
  { ~582'-=+  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 'yq'J)  
} ; Q302!N  
.F*2]xj@"  
template < typename T1, typename T2 > .x^`y2'U  
  struct result_2 cv'Fc  
  { rX8EXraO  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; l imzDQ^  
} ; ^edg@fp  
} ; 4]\t6,Cz8  
B-OuBS,fwC  
X> *o\   
最后一个单参数binder就很容易写出来了 $B iG7,[#  
>QusXD"L>  
template < typename Func, typename aPicker > ^1%gQ@P  
class binder_1 oc2aE:>X  
  { Kk^tQwj/QE  
Func fn; mndUQN_Gb  
aPicker pk; ~YuRi#CTD:  
public : ; md{T'  
OGy/8B2c  
template < typename T > N".-]bB  
  struct result_1 S*H :/Ip  
  { )-3!-1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; u&=SZX&G k  
} ; $E^#DjhRQ3  
!d1}IU-h  
template < typename T1, typename T2 > x*#F|N4~',  
  struct result_2 6, Q{/  
  { zS:89y<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5JbPB!5;  
} ; TsPO+x$l  
]|q\^k)JU  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} |Hbe]2"x>  
mu1oD;lQ  
template < typename T > (n-8p6x(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _"Q +G@@  
  { LnJ/t(KV  
  return fn(pk(t)); tUq* -9 V  
} D PnKr/  
template < typename T1, typename T2 > x8T5aS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XN"V{;OP1  
  { do{#y*B/g!  
  return fn(pk(t1, t2)); I~S`'()J  
} pBt/vSad  
} ; $JTy`g0>x  
Do(7LidC5  
  [E(DGt  
一目了然不是么? 1!\!3xaV  
最后实现bind RlX;c!K  
@+}Q<  
?9i7+Y"  
template < typename Func, typename aPicker > 8N(bLGUG  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) /-$`GT?l  
  { 3h"; 2  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);  | qHWM  
} =rgWO n8  
h^>kjMM  
2个以上参数的bind可以同理实现。 nl5K1!1  
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。 |1 is!leP  
;FZ\PxN  
十一. phoenix (eJr-xZ/  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: dqUhp_f2qK  
^V_acAuS^  
for_each(v.begin(), v.end(), ItKwB+my  
( 2O9dU 5b  
do_ )gR14a  
[ =Mn! [  
  cout << _1 <<   " , " 35RH|ci&  
] [X^JV/R  
.while_( -- _1),  R76'1o  
cout << var( " \n " ) :`3b|u=KZ  
) 9z'</tJ`  
); ~JLqx/[|s  
<mY`<(bc  
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: f`A  
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 pJa FPO..|  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 e,~c~Db* Q  
那么我们就照着这个思路来实现吧: V]k!]  
;S`Nq%,  
nQ$N(2<Fe  
template < typename Cond, typename Actor > `Q(ac| 0  
class do_while 'b661,+d  
  { hD >:WJ  
Cond cd; =53LapTPJ  
Actor act; bk6$+T=>  
public : {]D!@87  
template < typename T > j~Gu;%tq  
  struct result_1 g=U?{<8.m  
  { &2xYG{Z  
  typedef int result_type; p Hg8(ru|  
} ; uhc0,V;S  
M\v4{\2l0  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} E0O{5YF^T  
,s)~Y p?<  
template < typename T > 4uftx1o   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~-:CN(U  
  { {eZ j[*P  
  do ok6e=c '  
    { 8dA/dMQ  
  act(t); 8V|-BP5^  
  } bR8)s{p6  
  while (cd(t)); r?X^*o9  
  return   0 ; qFs<s<]  
} _b5iR<f  
} ; zcZw}  
S~TJF}[k^6  
3\WES!  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). " LxJPt\  
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。 yv:NH|,/y  
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。 (w^&NU'e  
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。 dY|jV}%T  
下面就是产生这个functor的类: /Z@.;M  
cq=R  
4dok/ +Ec  
template < typename Actor > A+}4 N%kh  
class do_while_actor [ho'Pc3A<  
  { N-Z 9  
Actor act; }I10hy~W  
public : 'H9~rq7  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} >lj3MNSH  
T*ic?!  
template < typename Cond > A+l"  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; i :$g1  
} ; >mV""?r]  
Cn<kl^!Q-  
d{m0uX56  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 z[rB/ |2  
最后,是那个do_ zKutx6=aj  
,]Ma ,2  
1_QO>T'  
class do_while_invoker ?c+;  
  { "<(~  
public : {HU48v"W  
template < typename Actor > : L>d]Hn  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 1%+^SR72  
  { tc',c},h~,  
  return do_while_actor < Actor > (act); IviWS84  
} 6\K)\  
} do_; N#:"X;  
\2`U$3Q  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? l rzW H0Q  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 7ou^wt+%  
最后来说说怎么处理break和continue Uww^Sq  
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。 34=0.{qn  
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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