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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda )1lYfJ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 |~#!e}L(  
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, ++Az~{W7  
h9g5W'.#  
:%!=Ej.J  
#^xiv/ sV  
  class filler SYa!IL-B  
  { 2R:['QT  
public : NVJvCs)3f  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} "AUY+ LN  
} ; ^9qncvV  
;l}TUo  
B@.U\.  
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: [rE,fR   
TX*s T  
z}u  
c>=[|F{{e  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); wyvs#T  
6i=m1Yk  
(p^q3\  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 &eK8v]|"W  
-`f JhQ|  
y4 P mL  
j~Rh_\>Q  
二. 战前分析 )]X_')K  
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。 }w"laZ*  
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 is#?O5:2  
Kax85)9u  
0#XZ_(@%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Gq+!%'][P  
  /* --------------------------------------------- */ c1jgBty  
vector < int *> vp( 10 ); 4+ yd/^S  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); #UI@<0P)  
/* --------------------------------------------- */ 'DRyOJnr  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); O_KL#xo  
/* --------------------------------------------- */ _oe2 pL&  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); *8X: fq  
  /* --------------------------------------------- */ :N%]<Mq  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); o5 . q  
/* --------------------------------------------- */ 3 T& m  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 0o(/%31]  
'rq [P",  
oy/#,R_n%  
a"#5JcR3  
看了之后,我们可以思考一些问题: UO>p-M  
1._1, _2是什么? %J2u+K  
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。 ~(4cnD)BO  
2._1 = 1是在做什么? o`hF1*yp  
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。 *<s|WLMG  
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。 /38^N|/Zr  
wArNWBM  
M0"xDvQ  
三. 动工 pbloL3d.;+  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: YadyRUE  
{@B<$g   
3mr9}P9;  
A!goR-J]  
template < typename T > `')3}  
class assignment ? 0nbvV5v7  
  { (Cqhk:F  
T value; )[G5qTO  
public :  A5Y z|  
assignment( const T & v) : value(v) {} :;)K>g,b  
template < typename T2 > UT]LF#.(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 6W#M[0  
} ; M2vYOg`t:c  
/,GDG=ra  
sh E>gTe  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 "aAzG+NM  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment CbI[K|  
gnx!_H\h<  
vY }/CBmg  
uK3,V0 yz  
  class holder X;ijCZb3b  
  { 5w iU4-{  
public : <Cn-MOoM  
template < typename T > NfDg=[FN[  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const AdR}{:ia  
  { o}Dy\UfU  
  return assignment < T > (t); z/6eP`jj  
} O6l j^  
} ; V\X.AGc  
vYrqZie<  
d,+d8X  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: >g8Tl`P,iN  
5A:b \  
  static holder _1; 1Cp5a2{  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 oT%~)g  
Pou`PNvH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); DHgEhf]  
而不用手动写一个函数对象。 6\/C]![%  
1i#M(u_  
/< h~d  
I tp7X  
四. 问题分析 Lc0^I<Y  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 r Fdq \BSi  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 wUW+S5"K  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 J=| fxR  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 C!%BW%"R  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 &37QUdp+p  
}_:^&cT  
五. 问题1:一致性 *d?,i -Q.+  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| *siS4RX2  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 |*i0h`a  
7`|$uIM`  
struct holder s?7g3H5#0k  
  { N[ z7<$$  
  // / ~w\Npf0  
  template < typename T > Nt'(JAZ;  
T &   operator ()( const T & r) const SA)}---"  
  { #3\F<AJ<VB  
  return (T & )r; lLS`Ln)"  
} *";,HG?|Iz  
} ; %Nzg~ZPbmT  
ORyFE:p$  
这样的话assignment也必须相应改动: H '&x4[J:  
oCXBek?\  
template < typename Left, typename Right > >z.o?F  
class assignment rpQB# Pz  
  { egK,e?~  
Left l; aOA;"jR1  
Right r; +tES:3Pi  
public : .@gv }`>  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Jf YO|,  
template < typename T2 > ((B7k{`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } m9a(f>C  
} ; <Gr{h>b  
Qt+ K,LY  
同时,holder的operator=也需要改动: |Q?IV5%$  
pg [F{T<  
template < typename T > I+kDx=T !  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const %q`_vtUT  
  { g3Xq@RAJc  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); A8dIL5  
} S XIo  
Wg3y y8vIW  
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。 [wj&.I{^s  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 (6L[eWuTn  
{%)bxk6  
return l(rhs) = r; Z)~.OqRw]  
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。 aP>%iRk'J!  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: AQDT6E:  
R%"wf   
template < typename Tp > r**u=q %p  
class constant_t 4S`2")V  
  { vxzh|uF  
  const Tp t; pGc_Klq  
public : %J5zfNe)&  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} >RG }u  
template < typename T >  ?; ZTJ  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const FrIguk1  
  { Rjqeuyj:  
  return t; jn&[=Y-  
} '+hiCX-_  
} ; Pe6MDWR  
t5\~Z}G8  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 )}0(7z Yu  
下面就可以修改holder的operator=了 j,Eo/f+j5  
'j 'bhG  
template < typename T >  {F+7> X  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const {r?O>KDQf(  
  { $8kc1Q  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); T<=Ci?C v  
} !iN=py  
d OQU#5  
同时也要修改assignment的operator() w4\b^iJz  
sk5h_[tK  
template < typename T2 > m-xSF]q=<  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } PO%Z.ol9  
现在代码看起来就很一致了。 LBh|4S$K  
@T0F }(k  
六. 问题2:链式操作 8 2nQ]  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 AcqsXBKd  
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。 *yN+Xm8o  
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。 jjN ]*{s  
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。 'vq-~y5^#  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct {*RyT.J  
:G=N|3  
template < typename T > "g;^R/sfq  
struct result_1 b)"bX}  
  { 9D#"Ey  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; %SaC[9=?  
} ; TcPYDAa  
5V;BimI  
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: )kfj+/  
NokAP|<y  
template < typename T > o?BcpWp  
struct   ref :s`~m;Y9?  
  { D[yOFJ~p)  
typedef T & reference; DgQw`D)+  
} ; =~}\g;K1Q  
template < typename T > Z7a~M3VnZ  
struct   ref < T &> P1tc*2Z  
  { 5v >0$Y{  
typedef T & reference; r%\(5H f  
} ; ca%s$' d  
-'ePx f  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 9y"R,  
f_2tMiy 5  
template < typename T > P(D0ru  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const IhoV80b  
  { iPgewjx  
  return l(t) = r(t); v[~e=^IIsl  
} kcGs2Y_*&  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 )!M %clm.  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 7DQ{#Gf#G  
BV_rk^}Ur  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ~5g2~.&*  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 0~ !).f  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 lJ1_Zs `  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Z Z|a`U  
最后的布局是: JDeG@N$  
                Add @Cg%7AF  
              /   \ /Z`("X?_Kf  
            Divide   5 E_k<EQ%r  
            /   \ gx,BF#8}  
          _1     3 b|F4E{{D^  
似乎一切都解决了?不。 #D4gNQg@R  
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。 M#ED49Dh>  
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。 o,}`4_N||  
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: ,v(K |P@  
r1dP9MT\8  
template < typename Right > /<ODP6Yy;  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const GxjmHo  
Right & rt) const /=4 m4  
  { ^~\cx75D  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); >.'rN>B+  
} c4H5[LPF  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 c%,@O&o  
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。 ' e @`HG  
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。 kYMKVR  
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。 2GB)K?1M  
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。 /B eA-\B  
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? 2UqLV^ZY  
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: P| c[EUT  
$d\]s]}`  
template < class Action > ai|d`:;  
class picker : public Action u~[=5r  
  { od\-o:bS  
public : kC:GEY<N:Q  
picker( const Action & act) : Action(act) {} O.OPIQ=?:w  
  // all the operator overloaded KA^r,Iw  
} ; 'VVEd[  
Am>^{qh9  
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。 ;J<K/YdI  
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: 4I&e_b< 30  
mIk8hA@B_  
template < typename Right > a@+n  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const l} \q }7\)  
  { &USKudXmb  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); IXQxjqd^  
} ]nmVT~lBe"  
=Rv!c+?  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > N`o[iHUj \  
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。 )g;*u,C  
{DfXn1Cg0U  
template < typename T >   struct picker_maker Rb!V{jQ  
  {  NW$_w  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 2GRL`.1  
} ; MLVrL r t  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ,dyCuH!B  
  { :`U@b 6  
typedef picker < T > result; ,e]|[,r#5  
} ; YC,s]~[[   
#>[BSgW  
下面总的结构就有了: X1LwIa>  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 _o,Mji|  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 c_p7vvI&c0  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 VH*4fcT'D  
至此链式操作完美实现。 y+jOk6)W75  
T-.Q  
CSu}_$wC#  
七. 问题3 n*yVfI  
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。 kx3?'=0;5  
IhRWa|{I  
template < typename T1, typename T2 > l:Hm|9UZ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xJ=@xfr$  
  { XXwe/>J  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); mT:Z!sS  
} TAd~#jB9  
nogdOGo  
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: 3Ql77?&k  
aFfd!a" n  
template < typename T1, typename T2 > coG_bX?e  
struct result_2 a%FM)/oI|T  
  { DERhmJ;>H  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; V:Z}cfR.7  
} ; L'A>IBrz  
v%|S)^c?:  
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? VyF|d? b  
这个差事就留给了holder自己。 >)+ -:  
    #gQaNc?  
h! yI(cY  
template < int Order > %qI.Qw$  
class holder; sfo+B$4|  
template <> TAE@KSPvo  
class holder < 1 > )fGIe rS  
  { p$S\l] ,  
public : v4$"{W;'  
template < typename T > vGIe"$hNh  
  struct result_1 &xgKHbg  
  { JA <Hm.V#  
  typedef T & result; _`Lv@T.  
} ; 16cc9%   
template < typename T1, typename T2 > 4lCEzWo[/  
  struct result_2 XCAy _fL<B  
  { :"im2J  
  typedef T1 & result; He1hgJ)N  
} ; tjId?}\  
template < typename T > QGq8r>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const O~udlVn<6  
  { / %9DO  
  return (T & )r; Vs"1:gi&  
} gt>k]0  
template < typename T1, typename T2 > ;"R1>tw3)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const K6BP~@H_D  
  { 1+Z@4;fk  
  return (T1 & )r1; cOa){&u  
} le*'GgU#  
} ; vB<2f*U  
GxynLXWo>  
template <> V1]QuQ{&s  
class holder < 2 > Sy0-tK4  
  { X?B\+dq  
public : zKllwIf i  
template < typename T > 9!>Ks8'.d  
  struct result_1 \GP0FdpV  
  { .{8?eze[m  
  typedef T & result; XusTU  
} ; 6[k7e!&  
template < typename T1, typename T2 > 8N,mp>~  
  struct result_2 '<R::M,  
  { #`5>XfbmQ(  
  typedef T2 & result; Z;"YUu[(  
} ; 7] }2`^9  
template < typename T > o"19{ D^.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Q&?^eOI&#(  
  { N~)RR {$w  
  return (T & )r; Kt*kARN?  
} >U9JbkeF  
template < typename T1, typename T2 > 6Qx[W>I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {k15!(:i~a  
  { cAQ_/>  
  return (T2 & )r2; Vm8rQFCp74  
} \b6vu^;p  
} ; $p)e.ZMgE  
\; FE@  
hf1h*x^J  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 esk~\!d  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: yBYZ?gc  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: _7bQR7s  
bQ`|G(g-d  
return l(i, j) = r(i, j); TOge!Q>a  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) F`e o3z  
a)qlrtCl  
  return ( int & )i;  JE=3V^k  
  return ( int & )j; UV#DN`%n  
最后执行i = j; ][ V@t^  
可见,参数被正确的选择了。 C.(<IcSG  
zEMZz$Y  
tm|YUat$]r  
:={rPj-nU  
#!>QXiyR  
八. 中期总结 87p tab@  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: )TtYm3,  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义   B'QcD  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 PZYVLUw `  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor i$jzn ga  
'S'Z-7h>0  
9.^2CM6l  
QTmMj@R&(  
/$=<RUE  
Dwa.ZY}-  
九. 简化 QZ2a1f'G  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 F['%?+<3  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 |Ca %dg9$@  
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: +d'1  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 n qC@dHP  
  +-*/&|^等 [ ;LP6n7v  
2. 返回引用。 }c@duf-l  
  =,各种复合赋值等 dUc ([&  
3. 返回固定类型。 N${Wh|__^l  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 557%^)v  
4. 原样返回。 :7L[v9'  
  operator, ltg\x8w?c  
5. 返回解引用的类型。 z>A;|iL  
  operator*(单目) WCL#3uYk"  
6. 返回地址。 0o]T6  
  operator&(单目) ,: Z7P@  
7. 下表访问返回类型。 z:)z]6  
  operator[] 5}|bDJ$%_  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ]wHXrB8vx  
  operator<<和operator>> QqCwyK0  
Z1N=tL  
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。 & oj$h  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: kj]m@mS[  
T;1aL4w"  
template < typename Left > f|NWn`#bY  
struct value_return tBtmqxx  
  { #VU>Z|$@N  
template < typename T > D`hg+64}  
  struct result_1 8\BYm|%aa  
  { _BPp=(|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ,wB)hp  
} ; 9}<iS w[  
l % 0c{E~  
template < typename T1, typename T2 > 0kxe5*-|  
  struct result_2 iM +p{ /bN  
  { K [R.B!;N  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; .gs:.X)TG9  
} ; n,*E s/\  
} ; ^2-+MWW.  
LLU]KZhtY|  
8<_dNt'91  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait HbMD5(  
<Url&Z  
下面我们来剥离functor中的operator() 7$A=|/'nSA  
首先operator里面的代码全是下面的形式: *f k3IvAXu  
5fuYva >Ik  
return l(t) op r(t) V1 {'d[E*  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) P:k!dRb9{  
return op l(t) j*L-sU  
return op l(t1, t2) a(IZ2Zmr  
return l(t) op m.&"D> \t  
return l(t1, t2) op 2bt).gGm  
return l(t)[r(t)] +O?`uV  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] _qU;`Q  
~ea&1+Z[3  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: oA`G\Xh_E  
单目: return f(l(t), r(t)); -5u. Ix3  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); PD`EtkUnv  
双目: return f(l(t)); M|IgG:a;T  
return f(l(t1, t2)); @q<d^]po  
下面就是f的实现,以operator/为例 is6d:p  
LR% P\~  
struct meta_divide mt]50}eK  
  { ?(E?oJ)(  
template < typename T1, typename T2 > jU!ibs}R3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) t6! B  
  { GK[[e~#u  
  return t1 / t2; nna boD  
} [WN2ZQ  
} ; ,'a[1RN  
a{+;&j[!  
这个工作可以让宏来做: NUM+tg>KM  
my*E7[  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ , %$Cfu  
template < typename T1, typename T2 > \ fk'DJf[M  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Q|tzA10E  
以后可以直接用 6UAw9 'X8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) jM;?);Dd  
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 CQI\/oaO  
(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。。。) o0#zk  
7~2V5 @{<  
*$9Rb2}kK  
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 t&nK5p95(  
<59G  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^#&PTq>  
class unary_op : public Rettype j38>5DM6L  
  { 7da~+(yhr  
    Left l; -MuKeCgi  
public : +W#["%kw  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} gbu@&   
.( X!*J]G  
template < typename T > 2PQY+[jx  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #p/'5lA&j  
      { t[%ELHV  
      return FuncType::execute(l(t)); 9}#9i^%}  
    } "fWm{;  
0s%]%2O N  
    template < typename T1, typename T2 > 31{) ~8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C)|#z/"  
      { KJCi4O&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ?jH u,  
    } d;E (^l  
} ; ^=,N] j  
L,* #  
Dt Ry%fA_  
同样还可以申明一个binary_op _2rxDd1#.  
;0;5+ J7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #r;uM+  
class binary_op : public Rettype Rkh ^|_<!  
  { $X]Z-RCK3  
    Left l; R*>EbOuI  
Right r; Yy4l -}"  
public : 0w ;#4X:m  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} PLs(+>H  
Ujfs!ikh&F  
template < typename T > vlx\hJ<I  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d1hXzJs  
      { #b+>O+vx8  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); aKk0kC   
    } "-A@d&5.  
`!7QegJa"  
    template < typename T1, typename T2 > oxJ#NGD  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^|lG9z%Foy  
      { 6M X4h  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); B+2Jea,N  
    } .MI 5?]_  
} ; am# (ms  
W;ADc2#)  
nCPIpw,]M  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮  q a}=p  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~)%DiGW&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) &1M#;rE;D#  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 k{ibD5B  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! q-4#)EnW  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 T8\%+3e.  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Aj "SSX!L  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 15wwu} X  
下面是修改过的unary_op x qLIs:*  
K])| V  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > &ZAc3@l[c  
class unary_op "MU)8$d  
  { .8/W_iC92  
Left l; /<it2=  
  AW/)R"+  
public : "7_qB8\  
%a$Fsn  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 'QxPQ cU  
5HMDug;   
template < typename T > .9KW| (uW  
  struct result_1 Nj|~3 *KO  
  { z+F:_  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; O:Ob{k  
} ; w"?E=RS  
`)_11ywZ  
template < typename T1, typename T2 > iYl$25k/1  
  struct result_2 @d_;p<\l  
  { V9<CeTl'  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (]*!`(_b  
} ; 2Wq/_:  
4&'_~qU  
template < typename T1, typename T2 > k ks ?S',  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :j( D&?ao  
  { Z=CY6Zu7  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); "i/3m'<2  
} s&~.";b  
d&5GkD.P  
template < typename T > B)L;ja  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3:G94cp5  
  { kU$M 8J.  
  return OpClass::execute(lt(t)); j aq/]I7  
} ljRR{HOl  
qr[+^*Ha  
} ; .W q"  
"f3KE=cUm  
?ne!LDlE|  
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 wO3K2I]>0  
好啦,现在才真正完美了。 /e4#D H  
现在在picker里面就可以这么添加了: &4-rDR,  
7z4u?>pne*  
template < typename Right > 6N]V.;0_5  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const x:WxEw>R  
  { +jpC%o}C  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); QW1d&Gb.(  
} y6 !Zt}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。 txW<r8  
.3*VkAs  
m1(cN%DBd  
7+^4v(s  
b1`(f"&l  
十. bind 4<QS ot  
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。 JdW:%,sv  
先来分析一下一段例子 60St99@O  
Rooem dCM  
"J CvsCe  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Al(u|LbQ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 :i_k A'dl&  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 KV$J*B Y  
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。 jboQ)NxT!,  
我们来写个简单的。 8{Id+Q>Vo,  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Sk 10"DB/  
对于函数对象类的版本: Z/@%MEU[zl  
(" +/ :  
template < typename Func > C6`<SW  
struct functor_trait >{]mN5  
  { qg;f h]j%  
typedef typename Func::result_type result_type; _Ak?i\  
} ; T c{]w?V  
对于无参数函数的版本: =2=n   
Q9 * N/2+  
template < typename Ret > 1@Zjv>jy[  
struct functor_trait < Ret ( * )() > wh<s#q`  
  { ] x_WO_  
typedef Ret result_type; Aa;s.:?  
} ; d.3O1TXK  
对于单参数函数的版本: 6hs2B5)+  
j!H\hj/]  
template < typename Ret, typename V1 > `y!6(xI  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >  _,2P4  
  { Nl^{w'X0h  
typedef Ret result_type; boR&'yX  
} ; d#9"_{P  
对于双参数函数的版本: y`EcBf  
Gv,0{DVX<  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > $*{$90 Q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > i-EFq@xl  
  { c=T^)~$$  
typedef Ret result_type; o(/(`/  
} ; 3e g<)  
等等。。。 6*,8 H&  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy sgn,]3AUq  
*L9s7RR  
template < typename Func > b:}`O!UBw  
struct func_return ZTx~+'(  
  { Hop$w  
template < typename T > <4W"ne28  
  struct result_1 AE)<ee%\\  
  { m$xyUv1  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; xwj%X%2  
} ; 2dr[0tE  
y/m^G=Q6g#  
template < typename T1, typename T2 >  |Aw(v6  
  struct result_2  OT9\K_  
  { {q1&4U~'>O  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; lq$1CI  
} ; gq6C6   
} ; [Pdm1]":(  
\"qXlTQ1_9  
$+<X 1  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 jG0{>P#+  
+_?;%PKkuF  
template < typename Func, typename aPicker > TIV1?S  
class binder_1 SrN;S kS  
  { g]V}azLr  
Func fn; 1@Bq-2OD4  
aPicker pk; j}chU'i f  
public : ^ZFbp@#U  
~4wbIE_r N  
template < typename T > ;C%D+"l1g  
  struct result_1 ZbYwuyHk(3  
  { @\_ tS H  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; qB_MDA  
} ; ?J+[|*'yK  
~u&3Ki*x  
template < typename T1, typename T2 > 0*%j6*XDq9  
  struct result_2 3R?7&oXvH  
  { 5( lE$&   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9jiZtwRpk  
} ; AjaG .fa]k  
aI|<t^X  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} J! >HT'M  
| zj$p~  
template < typename T > \qAMs^1-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  y'Xg"  
  { +7o3TA]-  
  return fn(pk(t)); e+=Ojo#  
} >#R<*?*D}  
template < typename T1, typename T2 > ~\K+)(\SNp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "gdm RE{x  
  { J W&/l  
  return fn(pk(t1, t2)); >.PLD} zE_  
} K,' ]G&K  
} ; ,:-S<]fS{_  
(^eSm]<  
FpfOxF6A3  
一目了然不是么? !xMyk>%2  
最后实现bind Nm<3bd  
Rcf_31 L  
W k'()N  
template < typename Func, typename aPicker > K2L+tw  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) $qy%Q]  
  { 'R~x.NM  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); zb~!> QIz{  
} d>  Y9g  
jh`&c{#*)M  
2个以上参数的bind可以同理实现。 G3 #c  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 i}RxTmG<  
#:z.Br`  
十一. phoenix DI9x] CR  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: HPp Kti7g  
Aa.bE,W  
for_each(v.begin(), v.end(), V_!hrKkL  
( Gy 'l;2  
do_ 1c,$D5#  
[ ,g{`M]Ov  
  cout << _1 <<   " , " TH)gW  
] G F,/<R#  
.while_( -- _1), G[6V=G  
cout << var( " \n " ) ?`,UW;Br6  
) iO3@2J  
); Tm[IOuhM'?  
X'ryfa1|  
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: c^UG}:Y  
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 BG~h9.c  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 uFb&WIo1  
那么我们就照着这个思路来实现吧: _i:yI-jA  
O~-#>a  
j,Qp*b#Qo  
template < typename Cond, typename Actor > 8@Xq ,J  
class do_while KCDEMs}}zM  
  { ar=uDb;  
Cond cd; Kw&J< H  
Actor act; 'wLQ9o%=p|  
public : ^ {-J Y  
template < typename T > +QuaQ% lA  
  struct result_1 P$Xig  
  { k%/Z.4vQG  
  typedef int result_type; qWtvo';3  
} ; 5>"$95D  
xgL*O>l)  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} @1gX>!  
D^I%tn=F  
template < typename T > Cz Jze  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p-y,OG  
  { nod?v2%   
  do -O\!IXG^  
    { a*NcL(OC  
  act(t); 6N:fq  
  } `K~300-hOb  
  while (cd(t)); d"Hh9O}6  
  return   0 ; 7 \!t/<  
} 5)2lZ(5.A#  
} ; :Y0*P  
U=QV^I Qm  
=5oE|F%  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ,S2D/Y^>  
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。 H{E223  
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。 d5\w'@Di  
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。 `3SY~&X  
下面就是产生这个functor的类: 7z)Hq./3@  
BE:HO^-.1  
; GRSe  
template < typename Actor > #)tt}GX  
class do_while_actor 7*M+bZ`x  
  { ckBcwIXlP&  
Actor act; 8U*}D~%!  
public : siZw-.  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} X.}:gU-  
O2us+DhQ  
template < typename Cond > k!>MZ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; tVvRT*>Wb  
} ; g599Lc&  
vkOCyi?c  
x}i:nLhL  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 \&`S~cV9  
最后,是那个do_ H.hF`n  
t`o-HWfS.  
xD,BlDV  
class do_while_invoker "b8<C>wY  
  { vtKQvQ  
public : `-"2(Gp  
template < typename Actor > "Up3W%]SB  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const /z>G= kA  
  { SHOg,#mV  
  return do_while_actor < Actor > (act); DFQp<Eq]7  
} y9{KBM%h  
} do_; ?"N, do  
 btJ:Wt}  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? $5jQm,V$K  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 >Olg lUzA  
最后来说说怎么处理break和continue -Id4P _y  
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。 y$Sn3_9 V  
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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