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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda A[^fG_l4  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 *GD?d2.6j  
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, 8eQ 4[wJY  
<w<&,xM  
p"3_u;cN  
~^ Q`dJL  
  class filler bfhap(F~(e  
  { ~:v" TuuK  
public : WF`y j%0  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} bZz ,'  
} ; Qn6'E  
&E0P`F,GQA  
yKgA"NaM  
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: 9F@Q  
Jwgd9a5  
ZxLgV$U  
{L4ta~2/T  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ]gx]7  
C/U^8,6\n  
M|6 l  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 B^Fe.ty  
4:WN-[xX  
5Ay\s:hb[u  
=*_T;;E  
二. 战前分析 *;5P65:u$>  
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。 V]&0"HX2r!  
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 <XDYnWz  
K`Vi5hR~c  
x(ue |UG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ef*Vs  
  /* --------------------------------------------- */ vu Vcv  
vector < int *> vp( 10 ); Z]jm.'@z@  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); U8m/L^zh  
/* --------------------------------------------- */ ^Q0%_V,  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); L/t'|<m  
/* --------------------------------------------- */ $t}t'uJ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); __O@w.  
  /* --------------------------------------------- */ 8 6y)+h`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); eEl}.W}  
/* --------------------------------------------- */ $qO%lJ:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); D;*P'%_Z  
L"e8S%UqX  
Po_y7 8ZD  
bVO{,P2 o  
看了之后,我们可以思考一些问题: qp;eBa  
1._1, _2是什么? G |033(j  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 js^+{~  
2._1 = 1是在做什么? DPqk~KCM  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 RzgA;ZC'  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 W:VRLT>w>  
2<q.LQ}<  
@A?Ss8p'  
三. 动工 '~{bq'7`m  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: M^S <G  
:rR)rj'  
dX^ ^ @7  
(]ToBju  
template < typename T > \2]M &n GT  
class assignment qD!qSM  
  { F/.nr  
T value; s aY;[bz}  
public : {^(h*zxn  
assignment( const T & v) : value(v) {} t`%Xxxu  
template < typename T2 > 3}hJ`xQ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } oA+/F]XJ  
} ; !79eF)  
-9)H [}.  
; D'6sd"  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 >x'R7z23  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment l|{q8i#4V  
Z8 eB5!$  
IPHZ~'M  
(+aU,EQ  
  class holder P]cC2L@Vbi  
  { bSJ@ 5qS  
public : v_G1YC7TU  
template < typename T > 1xBgb/+  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const GoSdo  
  { 7H=V|Btnc  
  return assignment < T > (t); 9:9gam  
} 3:wN^!A}ve  
} ; :}0>IPW-V  
3mP251"dIW  
XSOSy2:  
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: ,9~=yC  
e2F{}N  
  static holder _1; v0q(k;Ya  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 6~b)Hc/  
dQ#$(<v[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); j;TXZ`|(  
而不用手动写一个函数对象。 4 x|yzUx  
^ jYE4gHM  
, ;$SRQ.  
i U"2uLgb  
四. 问题分析 %^KNY ;E  
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。 (ay((|)  
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。 >}H3V]  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 2e?a"Vss  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Yx[B*] 2  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 P!xN]or]u  
BG/Q7s-?K  
五. 问题1:一致性 SPu+t3  
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?| eHE?#r16Z  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 XP%/*am  
IoKN.#;^  
struct holder _jWGwO  
  { g>*P}r~;^b  
  // ihp>cl?  
  template < typename T > /< -+*79G  
T &   operator ()( const T & r) const {ovW6#  
  { i+@t_pxc  
  return (T & )r; D;! aix3  
} \%/Y(YVm  
} ; &"6%D|Z0  
Um%$TGw5  
这样的话assignment也必须相应改动: 1c4@qQyo  
X+KQ%Efo  
template < typename Left, typename Right > 1|XC$0  
class assignment |SX31T9rG  
  { CaB@,L  
Left l; S; Fj9\2)I  
Right r; wX+KW0|>  
public : jJqq:.XqB8  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )0XJOm  
template < typename T2 > wl5+VC*l0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } "30R%oL]=  
} ; hqc)Ydg_%  
'*=kt  
同时,holder的operator=也需要改动: 5H!6m_,w  
E}lNb  
template < typename T > }.t8C y9G  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const v|IG G'r  
  { UF PSQ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Z/oP?2/Afh  
} vYNu=vnM  
|2!cPf^8  
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。 @)x8<  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 $:IEpV{  
} m&La4E  
return l(rhs) = r; ~y" ^t@!E  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 !SAR/sdXf  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: >Pwu>  
? t_$C,A+  
template < typename Tp > :9]"4ktoJ  
class constant_t w,VUWja  
  { 1kczlTF  
  const Tp t; ~]78R!HJ  
public : <G60R^o  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} DAVgP7h'  
template < typename T > QHPC?a6CD  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const wS;hC&~2  
  { MVkO >s  
  return t; 3-4CGSX;X  
} Evt&N)l!^  
} ; dkAY%ztwo  
`VXC*A   
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 r0:I  
下面就可以修改holder的operator=了 u(C?\HaH  
#,;X2%c  
template < typename T > #xNXCBl]O  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 8)V6yKGO  
  { d)'J:  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); `KHP?lX  
} &XZS}n  
EF8'ycJk+  
同时也要修改assignment的operator() f0ME$:2  
VQ/Jz5^  
template < typename T2 > LWIPq"  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } `kM:5f+>W  
现在代码看起来就很一致了。 dPb@[k  
~9JLqN"  
六. 问题2:链式操作 HOb0\X  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 %y[ t+)!E  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ByivV2qd{  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ~@ML>z 7  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 'eg;)e:`b+  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct w ;]~2$  
] :n! \G  
template < typename T > p -wEPC0  
struct result_1 BkJNu_{m?  
  { 0Q5fX}  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; {Ax{N  
} ; ?X~U[dV?  
p^X \~Yibs  
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: -J(93@X 9  
'Ej&zh  
template < typename T > bFwc>  
struct   ref 5o2|QL  
  { 7yFV.#K3O  
typedef T & reference; .?LP$O=  
} ; Xw]L'+V=  
template < typename T > 1zWEK]2.R  
struct   ref < T &> :GN7JxD#  
  { +?y9EZB%  
typedef T & reference; tY0C& u2  
} ; =N<Z@'c  
rF)[ Sed:T  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 'G8.)eTA'  
[.LbX`K:  
template < typename T > B^lm'/,@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const [O\[,E"K  
  { U9%#(T$  
  return l(t) = r(t); HWxwG'EEY,  
} \Ss6F]K]  
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。 i5CBLv  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 5/C#*%EH'  
^gd[UC-"w  
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 2Pic4Z  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: jLCZ JSK  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 :}3;z'2]l  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 @ !m+s~~]h  
最后的布局是: x$;kA}gy  
                Add |z]--h  
              /   \ $i.)1.x  
            Divide   5 jyFXAs2  
            /   \ /qObXI  
          _1     3 qJq2Z.>hy  
似乎一切都解决了?不。 .vk|aIG  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 az;o7[rI^  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 tp?< e  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ;nZN}&m   
q8[I` V{  
template < typename Right > (vb8Mk  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const =x^b  
Right & rt) const VtzX I2.2  
  { 4pC.mRu 0  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); >Z&Y!w'A|u  
} >uVr;,=y  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 1Aw/-FxJ  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 #azD& 6`  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 jw$[b=sa  
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。 w//L2.  
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。 1k?k{Ri  
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? iES?}K/q  
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: iU9>qJ]  
%VmHw~xyF:  
template < class Action > 0 V3`rK  
class picker : public Action <P#]U"?A  
  { oY8S-N;(t  
public : 9~6)u=4sS"  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 5&N55? G6  
  // all the operator overloaded a^QyYX}\qR  
} ; lCC(N?%Q  
|}KNtIX\G  
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。 1:VbbOu->V  
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: TaTs-]4  
&(t/4)IZox  
template < typename Right > 4Y:[YlfD.  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const D0HLU ~o  
  { uSU[Y,'x  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); RT$.r5l_@  
} M73d^z  
/ +9o?Kxya  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Z+]Uw   
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 64w4i)?eM[  
& U6bOH%P  
template < typename T >   struct picker_maker )MlT=k6S  
  { - }2AXP2q  
typedef picker < constant_t < T >   > result; @ZTsl ?  
} ; 72;ot`  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > rXG?'jN  
  { R0_O/o+{  
typedef picker < T > result; )[d>?%vfd  
} ; "l.1 UB&  
j@4AY}[tX  
下面总的结构就有了: >4@/x{{  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 l-G] jXu  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 #I] ^Wo  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 MPI=^rc2  
至此链式操作完美实现。 i |IG  
Mpu8/i gX,  
yo@S.7[/  
七. 问题3 LCf)b>C*  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 /swNhDQ"o  
?OFl9%\ V  
template < typename T1, typename T2 > v(vJ[_&%  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !=yNj6_f  
  { /n&Y6@W  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); % XS2 ;V  
} =%+O.  
()+PP}:$A  
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: 'g7eN@Wh.z  
b w2KD7  
template < typename T1, typename T2 > bJ#]Xm(]D  
struct result_2 k}h\RCy%f  
  { k;W`6:Kjp  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;  a }m>  
} ; r}]%(D](v  
"0edk"hk  
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? *%,{<C,Y  
这个差事就留给了holder自己。 DpZO$5.Ec+  
    a][QY1E@?  
Yl#|+xYA5[  
template < int Order > jJOs`'~Q\  
class holder; !0k'fYCa  
template <> sN%#e+(=  
class holder < 1 > *dw6>G0U  
  { M7JQw/,xs  
public : KqNbIw*sR  
template < typename T > ]1k"'XG4,  
  struct result_1 ;"N4Yflz  
  { DbH"e  
  typedef T & result; LqA&@  
} ; \)' o{l&  
template < typename T1, typename T2 > +dgHl_,i  
  struct result_2 aF (L_  
  { !|@hU/  
  typedef T1 & result; Z2cumx(  
} ; Sq Y$\&%  
template < typename T > 6-oy%OnN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +91j 1?  
  { VvSe`E*  
  return (T & )r; N(W;\>P  
} `HO_t ek  
template < typename T1, typename T2 > ~Y.I;EPKt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const vz1yH%~E  
  { j[e<CGZ  
  return (T1 & )r1; !i{9wI  
} KqI<#hUl  
} ; W3.(s~ )o  
`z)q/;}fC  
template <> ZD(VH6<g%  
class holder < 2 > C ks;f6G  
  { tW)K pX  
public : ;)'@kzi  
template < typename T > o6 l CP&  
  struct result_1 fC7rs5  
  { $t{;- DpNB  
  typedef T & result; :fx^{N!T  
} ; >L_nu.x  
template < typename T1, typename T2 > 8uq`^l%KkZ  
  struct result_2 7kDqgod^A  
  { Q 2mTu[tx  
  typedef T2 & result; 7XU$O$C  
} ; ??u*qO:p  
template < typename T > Wp2$L-T&$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _< LJQ  
  { tP0\;W  
  return (T & )r; E'ay @YAp  
} ;if PqL kO  
template < typename T1, typename T2 > N R0"yJV>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const C^^AN~ZD  
  { r\."=l  
  return (T2 & )r2; ZCC T  
} t|j p]Vp  
} ; #q mv(VB4  
rY,zZR+@  
|mp~d<&  
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> >。  Ww&r  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: t3(~aH  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: JLn)U4>z w  
Krw'|<  
return l(i, j) = r(i, j); <<M1:1  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) LyuA("xB#  
&`^P O $  
  return ( int & )i; FD[o94`%  
  return ( int & )j; >f*-9  
最后执行i = j; "pInb5F  
可见,参数被正确的选择了。 E3"j7y[S  
xMr=tU1C  
\~BYY|UB;W  
vBLs88  
/Y#Q<=X  
八. 中期总结 `37%|e3bQ  
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: B{ hV|2  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 4o69t  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ]]^r)&pox  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor R}E$SmFg  
]]eI80u[  
|QHIB?C?`  
Bag_0.H&m  
Is[n7Q  
me+u"G9I;  
九. 简化 8mM`v  
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。 &WJ;s*  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 "~:P-]`G  
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: uGU-MC *  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 > Hwf/Gf[  
  +-*/&|^等 Z/e^G f#i  
2. 返回引用。 %$6?em_  
  =,各种复合赋值等 u/.# zn@9h  
3. 返回固定类型。 EL^j}P  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Ov~vK\  
4. 原样返回。 "UUoT  
  operator, +|6E~#zklY  
5. 返回解引用的类型。 }Dx5W9Ri"  
  operator*(单目) @ QfbIP9  
6. 返回地址。 #9rCF 3P  
  operator&(单目) #B6$ r/%  
7. 下表访问返回类型。 8'-E>+L   
  operator[] KSve_CBOh  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 6ee1^>  
  operator<<和operator>> rKkFflOVO  
Xk?Y  
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。 XYze*8xUb  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: j*_>/gi  
qoAJcr2uN  
template < typename Left > U]PsL3:  
struct value_return kIJ=]wU|v  
  { WiqkC#N  
template < typename T > -?L3"rxAP  
  struct result_1 #:E^($v  
  { x }.&?m  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Ch'e'EmI  
} ; Zfc{}ius  
T?KM}<$(O  
template < typename T1, typename T2 > },%, v2}  
  struct result_2 S76x EL  
  { $VJE&b  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; "\O{!Hj8  
} ; J?/NJ-F  
} ; nkkUby9  
c?}{>ig/)  
?OBB)hj  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 0~Iq9}{*P  
G7k.YtW  
下面我们来剥离functor中的operator() 1[]V @P^  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ]T>|Y0|  
c|F26$rv  
return l(t) op r(t) F#Bi*YY  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) H><! C  
return op l(t) )VeeAu)p  
return op l(t1, t2) L"'L@ A|U  
return l(t) op EASN#VG  
return l(t1, t2) op @N6KZn |R  
return l(t)[r(t)] nnuJY$O;M  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] |k<5yj4?  
(AT)w/  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ge[&og/$  
单目: return f(l(t), r(t)); 97n,^t2F\  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); <ahcE1h  
双目: return f(l(t)); ZW ZKyJQ  
return f(l(t1, t2)); ^)1!TewCY  
下面就是f的实现,以operator/为例 h{CMPJjD  
8nTdZu  
struct meta_divide N6h.zl&04  
  { *lyRy/POB  
template < typename T1, typename T2 > y<^hM6S?Z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) i)[~]D.EH8  
  { S~\u]j^%y  
  return t1 / t2; QuBaG<  
} zvKypx  
} ; kYu"`_n}  
mU;\,96#  
这个工作可以让宏来做:  V/t-  
*?!A  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ kjRL|qx`a;  
template < typename T1, typename T2 > \ *W<|5<<u@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; K~14;  
以后可以直接用 x<>In"QV  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) q&@q /9kz  
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 e[%g'}D:-  
(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。。。) Ew2ksZ>B]&  
J72 YZrc  
o%l|16DR  
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 ^w~Utx4  
k2DBm q;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |\/V1  
class unary_op : public Rettype !z_VwZ#,  
  { PHqIfH [  
    Left l; ^:]~6p#  
public : J0yo@O  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} AjMx\'(C  
S*a_  
template < typename T > $qk(yzY  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CDGN}Q2_  
      { u =|A  
      return FuncType::execute(l(t)); fMIKA72>{  
    } qW t 9Tr  
BZRC0^-C@  
    template < typename T1, typename T2 > r&D&xsbQ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Gu\lV c  
      { c{cJ>d 0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); vY(xH>Fd  
    } xyRZ v]K1  
} ; Z{ b($po  
?iaD;:'qE  
S1W(]%0/  
同样还可以申明一个binary_op Hh0a\%!  
['_G1_p  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Hbi2amfBu  
class binary_op : public Rettype #AUa'qB t  
  { Uv(Uj3D  
    Left l;  ^6Y:9+  
Right r; '>"-e'1m(  
public : 5:~BGK&{Y  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} m'ykDK\B  
c!=^C/5Ee  
template < typename T > 9`v[Jm% $m  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VD-2{em  
      { /]"2;e-s+  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); kV3Zt@+  
    } Dv[ 35[Yh  
l} UOg   
    template < typename T1, typename T2 > K;#9: Z^+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  XV*uu "F  
      { tS&rR0<OW  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); d=8q/]_p  
    } u7kw/_f  
} ; oN " /w~  
tQrkRg(E:  
xbhU:,o  
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 Oa|'wh ug  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行  QKtTy>5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Ee-yP[2 *  
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。 '}$$o1R  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! -%t2_g,  
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。。。 _ya_Jf*  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 cG~-OHU  
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) A?/(W_Gt^M  
下面是修改过的unary_op 1VC:o]$  
G!3d!$t  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > #jNN?,ZK  
class unary_op iLD:}yK  
  { &ZUV=q%g9n  
Left l; & !I$  
  5rx;?yvn  
public : sy;_%,}N  
c;pv< lX'  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} oN6X]T<   
M;K%=l$NG  
template < typename T > fG*366W  
  struct result_1 m6oaO9"K  
  { l gzA) (  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; p2: >m\  
} ; BR [3i}Ud  
c})f&Z@<  
template < typename T1, typename T2 > wA;Cj  
  struct result_2 (5(TbyWwD  
  { 9akIu.H  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {`M 'ruy.%  
} ; !*@sX7H  
xf]_@T;  
template < typename T1, typename T2 > a@&P\"k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8Mf{6&F=  
  { HRxA0y=  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); H~Fb=.h]U  
} #N'W+M /  
7r4|>F  
template < typename T >  rr=e  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pZg}7F{$  
  { -@EAL:kY  
  return OpClass::execute(lt(t)); $ 'obj  
} T,D(Xh  
^$I8ga  
} ; 96FS-`  
z nxAP|  
c_#+xGS!7  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug MQ{.%  
好啦,现在才真正完美了。 o6[aP[~F  
现在在picker里面就可以这么添加了: V"`t*m$  
at-+%e  
template < typename Right > z[`O YwsW  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const -]K9sy)I  
  { FELDz7DYya  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 3</gK$f2  
} H${5pY_M  
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。 Ghb Jty`  
J>XMaI})U  
O<o>/HH$  
%2jRJ  
*lT:P-  
十. bind }; ;Thfd  
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。 g VPtd[r  
先来分析一下一段例子 :_f5(N*{5o  
Y3QrD&V  
2aR<xcSg  
int foo( int x, int y) { return x - y;} c?0.>^,B Q  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 o'SZ sG  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 AYP*J  
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。 t.`&Q|a  
我们来写个简单的。 Gjh8>(  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: <X b B;  
对于函数对象类的版本: mhDC1lXF  
i=^!? i  
template < typename Func > J )DFH~p  
struct functor_trait il5Qo  
  { DQy<!Wb+  
typedef typename Func::result_type result_type; bk}'wcX<+]  
} ; p9`!.~[  
对于无参数函数的版本: -E(0}\  
Glw_<ag[  
template < typename Ret > qTuQ]*[-  
struct functor_trait < Ret ( * )() > miTySY6 ^  
  { ~>"m`Q&[  
typedef Ret result_type; 1R+/T  
} ; FP_q?=~rFs  
对于单参数函数的版本: qLYz-P'ik  
dz>2/'  
template < typename Ret, typename V1 > D,l&^diz  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > #{DX*;1m  
  { u9zEhfg8  
typedef Ret result_type; 5Y(<T~  
} ; Bgvv6(i  
对于双参数函数的版本: 5mYX#//:  
iX|K4.Pz{  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > lPaTkZw  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ;[-TsX:  
  { HPz3"3n!  
typedef Ret result_type; :yi?<  
} ; 9-3, DxZ}  
等等。。。 {gkzo3  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy EQTJ=\WFF  
6^l|/\Y{  
template < typename Func > ?-Zl(uX  
struct func_return  J^V}%N".  
  { s ]XZQr%  
template < typename T > / :z<+SCh  
  struct result_1 x=M%QFe  
  { 2t,N9@u=UN  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; J{!U;r!6  
} ; |Fi{]9(G2  
6|G&d>G$_  
template < typename T1, typename T2 > <%iRa$i5  
  struct result_2 xk*&zAt  
  { JuKG#F#,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |W#(+m  
} ; 6Lc{SR  
} ; yt@7l]I  
cTJi8f=g  
\5iMr[s  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 RH}i=  
{U'\2Ge<m  
template < typename Func, typename aPicker > $-MVsa9>I  
class binder_1 e~U]yg5X-  
  { m!K`?P]:N  
Func fn; ('k9XcTPP  
aPicker pk; q S qS@+p  
public : _1,hO?TK  
+6`+Q2qi  
template < typename T > fg)VO6Wo&  
  struct result_1 ?:42jp3  
  { T!7B0_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; )! eJW(  
} ; AxtmG\o>  
?Gl]O3@3  
template < typename T1, typename T2 > "qrde4O  
  struct result_2 S"4eS,5L|  
  { @xXVJWEU:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; nZ'-3  
} ; ?XbM  
`FGYc  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} {sfA$ d0  
*\(MG|S  
template < typename T > ; I;&O5Y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?KtF!:_C  
  { $niG)@*  
  return fn(pk(t)); Kr5(fU  
} AP:Q]A6}  
template < typename T1, typename T2 > I`f5)iF?0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \$4 [qG=  
  { )_YB8jUR-X  
  return fn(pk(t1, t2)); o(k{Ed  
} M$48}q+  
} ; ZZn$N-  
r3B}d*v  
]9N&I/-  
一目了然不是么? DL*vF>v  
最后实现bind #CV]S4/^  
r~z'QG6v/  
iInWw"VbKe  
template < typename Func, typename aPicker > Wc Gg  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 4{@{VsXN  
  { |A/H*J,  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); N; '] &f  
} njc-=o  
RR+{uSO,t  
2个以上参数的bind可以同理实现。 B[k=6EU8k  
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。 <D[0mi0  
uGv|!UQw  
十一. phoenix ]"&](e6*  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Mg~4) DW]  
yQ)&u+r  
for_each(v.begin(), v.end(), rz0)S py6  
( B[I9<4}  
do_ [j}JCmWY   
[ _i_P@I<M|~  
  cout << _1 <<   " , " " Lh&s<[  
] [l3ys  
.while_( -- _1), $nb.[si\  
cout << var( " \n " ) 6w=`0r3hy  
) n y cn  
); <iA\ZS:  
W=#AfPi$&  
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: }v's>Ae~p  
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 2Rt6)hgY  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 1uO2I&B  
那么我们就照着这个思路来实现吧: #R>x]Nt}  
R_O=WmD  
jsQHg2Vd  
template < typename Cond, typename Actor > z %Bzf~N9  
class do_while O%3Hp.|!  
  { <PVwf`W.  
Cond cd; | UlG@Mn  
Actor act; '4nJ*Xa  
public : D#AqZS>B  
template < typename T > Q~tXT_  
  struct result_1 m8=n`XI  
  { ?=ffv]v|  
  typedef int result_type; J#48c'  
} ; ,3!$mQL=  
*E*oWb]H  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} {zWR)o .=  
TF%Xb>jy[  
template < typename T > c"v75lW-J  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6\ yBA_ z  
  { a}uYv:  
  do hLbWqF  
    { xorafL  
  act(t); qm3H/cC9+  
  } 4EHrd;|   
  while (cd(t)); > 1(J  
  return   0 ; }DXG;L  
} (-g*U#   
} ; 1$8@CT^m  
Z2gWa~dBC  
jM&di  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ;F#(:-:  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 F~8'3!<9  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 R0}1:1}$Sn  
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。 WFiX=@SS  
下面就是产生这个functor的类: *68 TTBq(  
:{2~s  
0|RofL&o  
template < typename Actor > ?+))J~@t  
class do_while_actor D3 yTN"  
  { +rJ6DZ  
Actor act; ."H;bfcL_  
public : bx(@ fl:m  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 8[KKi~A  
58Ce>*~  
template < typename Cond > @uH!n~QV  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; y-db CYMc  
} ; {$,\Qg  
t|$ jgM  
$8)XN-%(  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ~g\~x  
最后,是那个do_ rNR7}o~qo  
Rh ^(91d  
H.m]Dm,z  
class do_while_invoker gLB(A\yG  
  { |ZL?Pqki  
public : {2h *NFp  
template < typename Actor > b!P,+!<  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const CtXbAcN2B  
  { 0k5-S~_\  
  return do_while_actor < Actor > (act); @^<odmM  
} \y5lYb,*c_  
} do_; jZ |M$I3*  
!1G KpL  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? W!wof- 1  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 J(l\VvK  
最后来说说怎么处理break和continue PqV F}  
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。 ?1D!%jfi  
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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