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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Nh+XlgXG  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 #yOn /  
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, f&? 8fB8{  
S~V?Qe@&Z  
Im@Yx^gc   
W@61rT} c  
  class filler OGPrjL+  
  { #g]eDU-[  
public : hv)d  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} wcW}Sv[r  
} ; ] jycg@=B  
vzZ"TSP  
qwYq9A$+  
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: =6[R,{|C  
]GXE2A_i;  
| ?ma?  
K&;/hdS=F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); F`57;)F  
s;xErH@RA  
G9h Bp  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 RT"JAJTi/  
$#FA/+<&$  
Cd7l+~*Y  
)gNVJ  
二. 战前分析 r_3=+  
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。 VX e7b  
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 qnnP*15`  
P*kC>lvSv  
v.Xmrry  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); wZ/ b;%I!  
  /* --------------------------------------------- */ [#/@ v/`  
vector < int *> vp( 10 ); b#:!b  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); /y- 8dgv0a  
/* --------------------------------------------- */ \0z<@)r+AJ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); W+#Zmvo  
/* --------------------------------------------- */ $rH}2  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); d2*uY.,  
  /* --------------------------------------------- */ >C/O >g  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); K(Ak+&[  
/* --------------------------------------------- */ Yn8aTg[J  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); !6eF8T  
KHoDD=O  
Sxc p [g;  
pGsu#`t  
看了之后,我们可以思考一些问题: y-o54e$4Cq  
1._1, _2是什么? k Hh0&~ (  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ^Dys#^  
2._1 = 1是在做什么? 6<9gVh<=w  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 yGlOs]>n  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 e%KCcU  
 y-)5d  
5Pd^Sew  
三. 动工 B{cb'\ C  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 3=IY0Q>/(  
H`NT`BE  
Vn6]h|vm  
!p(N DQm  
template < typename T > pxHJX2  
class assignment 9^^:Y3j  
  { qfyuq]  
T value; _hi8m o  
public : ^q/_D%]C  
assignment( const T & v) : value(v) {} N6!$V7oT  
template < typename T2 > a<&GsDw  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } "SU O2-Gj  
} ; W_h!Puj_  
$J]o\~Z J  
yQqu Gu  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 >?GCH(eW%  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment io*iA<@Gx  
Dh .<&ri   
m]'P3^<{P  
?Z"<&tsZ  
  class holder '<&rMn  
  { VZr AZV^c  
public : WS 1#i\0  
template < typename T > .a `ojT  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 2g%p9-MO]I  
  {  $ 1v'CT  
  return assignment < T > (t); "%K[kA6  
} FuFA/R=x/  
} ; *hkNJ  
zl@hg<n  
Wh1'?#  
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: iKEHwm  
+XL|bdK  
  static holder _1; zC_@wMWB  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 7/6%92T/B  
nSB@xP#&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); BVv{:m{w  
而不用手动写一个函数对象。 7kh(WtUz  
'klYGp  
sjwD x0(7=  
|Q*{yvfEo  
四. 问题分析 |]j2T 8_=  
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。 vXeI)vFK  
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。 wak'L5GQE  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ^THyohK  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 *[b22a4H(  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 .@3bz  
9AHxa  
五. 问题1:一致性 :U/x(  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| i E)Fo.H  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Q a3+9  
2G)q?_Q4S  
struct holder &HJ'//bv  
  { %q_b\K  
  // qp55U*  
  template < typename T > 6Wc'5t3  
T &   operator ()( const T & r) const ~a` vk@8  
  { K1m'20U  
  return (T & )r; _BBs{47{E  
} 31~Rs?~f(  
} ; &E`=pe/e  
Qk`LBvg1  
这样的话assignment也必须相应改动: 4pZ=CB+j  
2t`d. s=  
template < typename Left, typename Right > R![4|FR  
class assignment >2dF^cDE-3  
  { vlh$NK+F  
Left l; m-XS_5x\  
Right r; 0M|Jvw'n|  
public : )P #MUC  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  R]"3^k*  
template < typename T2 > vJ0Zv> n-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } PR~9*#"v..  
} ; s)j3+@:#  
E  *{_=pX  
同时,holder的operator=也需要改动: pEX|zee  
><"0GPxrx  
template < typename T > b0 y*}  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Gc{s?rB_  
  { !Yu|au  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); -9^A,vX  
} @V qI+5TA  
$gysy!2}.  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ]%Z7wF</  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 pX]"^f1?O  
(5Sv$Xt  
return l(rhs) = r; \#q|.d$ u  
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。 CC.ri3+.  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: OmAa$L,'w  
AIw<5lW  
template < typename Tp > >^ zbDU1wT  
class constant_t %mMPALN]{  
  { w}r~Wk^dLI  
  const Tp t; B),Z*lpC  
public : {x<yDDIv_  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 0:q R,NW^#  
template < typename T > Z$:iq  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Wd]MwDcO  
  { )_\q)t"=  
  return t; vDcYz,  
} JFh_3r'  
} ; zb& 3{,  
|7%#z~rT  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 {q|Om?@  
下面就可以修改holder的operator=了 J:oAzBFpA  
EN{o3@ O'  
template < typename T > lq }g*ih  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const AQIBg9y7  
  { tLo_lLn*~%  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); q-TDg0  
} \cW9"e'  
) |j?aVqZ  
同时也要修改assignment的operator() %3mh'Z -[f  
iuS*Vw  
template < typename T2 > )T!3du:M  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } klSAY  
现在代码看起来就很一致了。 SRek:S,  
10W6wIqK  
六. 问题2:链式操作 ,8Q&X~$rY  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Rxk0^d:sNi  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 i;mA|  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 C}Ucyzfr,p  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 .+$ox-EK8  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct J ` KyS  
%#iu  
template < typename T > a/dq+  
struct result_1 se&Q\!&M  
  { OO*2>Qy~z  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; jCp`woV  
} ; ] 8dzTEjk  
T1WH  
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: i16kPU  
 95l)w  
template < typename T > 9#b/D&pX5  
struct   ref 55Ag<\7  
  { }b=Cv?Zg$m  
typedef T & reference; eH^~r{{R  
} ; *m*sg64Zw  
template < typename T > MeW?z|x`'  
struct   ref < T &> 2i)vT)~  
  { h@%a+6b?  
typedef T & reference; (qdvvu#E  
} ; y87oW_"h  
'ocPG.PaU  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: = ow=3Ku  
*:V+whBY  
template < typename T > LZ<^b6Dxk  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ]oxi~TwY^  
  { 0Ait7`  
  return l(t) = r(t); YuFR*W;$  
} W$Sc@!M3{  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ciGJtD&P  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 TeNPuY~WP  
17F<vo>l%  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 *=zv:!  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: *=(vIm[KL  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ,yH\nqEz  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 6o<(,\ad [  
最后的布局是: 1"UHe*2  
                Add 9A ?)n<3d  
              /   \ tQ(4UHqa~  
            Divide   5 5]~4 51  
            /   \ oMHTB!A=2  
          _1     3 yZkS   
似乎一切都解决了?不。 S pk8u4  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 xq<X:\O  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 .JX9(#Uk  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: D hD^w;f]  
do:IkjU~  
template < typename Right > C1o^$Q|j  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const cG,zO-H  
Right & rt) const r$W%d[pB  
  { bk:mk[  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); qylI/,y{  
} OxqkpK&  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ^MO})C  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 }56WAP}Z 4  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 7> 8L%(7  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Fs&r ^ [/b  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 0sI7UK`m  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? FaQc@4%o  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: uF+0nv+  
vKBi jmE  
template < class Action > 3<HZ)w^B  
class picker : public Action AK(x;4  
  { OJ r~iUr  
public : V6Y0#sTU  
picker( const Action & act) : Action(act) {} CD[}|N  
  // all the operator overloaded lRR A2Kql  
} ; "{[\VsX|c  
v?0F  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ?z&5g-/b  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Z):Nd9  
'^M.;Giz  
template < typename Right > (D0\uld9  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const !<?<f db  
  { <.&84c]/&  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?!y<%&U  
} ;OZl' . %`  
m UUNR,  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > nx{MUN7  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 dozC[4mF  
VS@e[,  
template < typename T >   struct picker_maker %~L"TK`?  
  { ~z)JO'Z$  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ?[7KN8$  
} ; 1>Q4&1Vn  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > f+1@mGt  
  { 3~:9ZWQ/  
typedef picker < T > result; N-W>tng_x  
} ; [0vqm:P  
IKV!0-={!z  
下面总的结构就有了: 0o!mlaU#  
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。 nJ h)iQu  
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。 3S" /l  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 9g]%}+D  
至此链式操作完美实现。 c(aykIVOo  
 QJ!2Vw4K  
&x7iEbRs  
七. 问题3 )D ~ 5  
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。 K&eT*JW>  
aYn5AP'PH  
template < typename T1, typename T2 > k-^le|n9  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const AEkjyh\  
  { Da8 |eN}   
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); .><-XJ  
} &8?O ~X=/  
Y&H<8ez  
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: +lb&_eD  
nW}jTBu_K+  
template < typename T1, typename T2 > <@P. 'rE  
struct result_2 LosRjvQ:  
  { xkv%4H>  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; n'0r (  
} ; .f"1(J8  
Ft?eqDS1  
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? RLZfXXMn  
这个差事就留给了holder自己。 )ZI#F]  
    Em !%3C1r  
"$pbK:  
template < int Order > ?Yzw]ag.  
class holder; R9!U _RH  
template <> u /]P  
class holder < 1 > V~p01f"J  
  { sO}CXItC+j  
public : @T:J<,  
template < typename T > i&?\Pp;5-j  
  struct result_1 `!$6F:d_l  
  { (;&}\OX6nm  
  typedef T & result; KIp^| k7>  
} ; N`?|~g3  
template < typename T1, typename T2 > e9HL)=YP  
  struct result_2 T<"Bb[kH  
  { v>j,8E  
  typedef T1 & result; F]D{[dBf  
} ; >]8(3&zd  
template < typename T > -DK6(<:0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %P D}VF/Y  
  { e^oGiL ~  
  return (T & )r; Yxbg _RQm  
} T*%rhnTv0  
template < typename T1, typename T2 > eh> |m> JY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0N~kq-6.\  
  { X</Sl>[8  
  return (T1 & )r1; ul#y'iY]  
} y0`; br\X  
} ; ]tf`[bINP  
OGIv".~s4  
template <> J/ Lf(;C_  
class holder < 2 > L]8z6]j*  
  { L""ZI5J{F9  
public : J]#rh5um  
template < typename T > W@ &a  
  struct result_1 ,SidY\FzH  
  { @_?2iN?4Z  
  typedef T & result; ar#73f  
} ; )z\#  
template < typename T1, typename T2 > c BZ,"kp-  
  struct result_2 Xdx8HB@L  
  { \Oq8kJ=  
  typedef T2 & result; $}{[_2  
} ; Vjs'|%P7  
template < typename T > {kw% 7}!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~ \<$H'  
  { _cE_\Ay  
  return (T & )r; KE ?NQMU  
} G%FZTA6a  
template < typename T1, typename T2 > !#:5^":;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `g3AM%3  
  { #-@Uq6Y  
  return (T2 & )r2; <D3mt Q  
} \8=)X})  
} ; `FQ]ad Fz  
>~nr,V.q  
5a'`%b{{  
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> >。 NLK1IH#  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: T[)!7@4r  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 5!fOc]]Ow  
r5N TTc  
return l(i, j) = r(i, j); :\JCxS=EW  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) \ a,}1FS  
m$=}nI(H  
  return ( int & )i; >mX6;6FF  
  return ( int & )j;  5{oc  
最后执行i = j; 8QK8q: |  
可见,参数被正确的选择了。 JRw,${W  
KILX?Pt[7  
U 7.kYu  
eG1V:%3  
`WN80d\)&  
八. 中期总结 NLY=o@<  
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: 2H}y1bkW  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ,|s*g'u  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 %jy$4qAf%  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor r'jUB^E  
tiE|%jOzt  
mjWU0.  
h{iuk3G`h6  
^;<d<V}*  
'I&0$<  
九. 简化 D<d, 9S,)  
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。 ,wes*  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 &`@YdZtd"  
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: G(.G>8pf  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 babL.Ua8o  
  +-*/&|^等 WM?-BIlT=  
2. 返回引用。 I51]+gEN  
  =,各种复合赋值等 PXYLL X\3  
3. 返回固定类型。 myR{ }G  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) $ mE* =  
4. 原样返回。 0S$k;q  
  operator, (&Rk#iU 2  
5. 返回解引用的类型。 NGSts\D'}  
  operator*(单目) d/ ^IL*O  
6. 返回地址。 \/YRhQ  
  operator&(单目) q+\<%$:u  
7. 下表访问返回类型。 sFz0:SqhE  
  operator[] 3?a`@C&x  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 HTT&T9]  
  operator<<和operator>> dhob]8b  
IZj`*M%3  
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。 olv?$]  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: iW(LD1~7  
`!Z?F]):G  
template < typename Left > <`uu e  
struct value_return |Q 3d7y  
  { &L$9Ii  
template < typename T > ZI!:  
  struct result_1 }6%XiP|  
  { r[i^tIv6As  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; qIQ=OY=6  
} ; B223W_0"o  
(l^7EpNs  
template < typename T1, typename T2 > O'wmhLa"W  
  struct result_2 bpwA|H%{M  
  { O|,9EOrP  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; p?y2j  
} ; o13jd NQ-  
} ; ")No t$8  
|T""v_q  
'JMW.;Lh?X  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait *^|\#UIk  
?d-w#<AiV  
下面我们来剥离functor中的operator() BA: x*(%~  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 'c7nh{F  
x^[,0?y2  
return l(t) op r(t) 6]b"n'G  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) aNEah  
return op l(t) z qq  
return op l(t1, t2) VQHB}Y@^  
return l(t) op vd[7Pxe  
return l(t1, t2) op Sc[#]2 }  
return l(t)[r(t)] EcB !bf  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] >;I8w(  
5q0L<GOrj  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: t|>zke!'  
单目: return f(l(t), r(t)); s;9Du|0f^  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); =4eJ@EVM  
双目: return f(l(t)); 6P{^j  
return f(l(t1, t2)); ?Tc#[B  
下面就是f的实现,以operator/为例 :E.a.-  
!.,wg'\P  
struct meta_divide Njg$~30  
  { BS##nS-[  
template < typename T1, typename T2 > jG[Vp b  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 6/8K2_UeoW  
  { (NvjX})eh  
  return t1 / t2; T"z<D+ pN  
} Jr !BDg  
} ; WT ;2aS:  
;n Bf  
这个工作可以让宏来做: |&=-Nm  
!#)t<9]fv  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ]!/U9"_e"B  
template < typename T1, typename T2 > \ 1p. c6[9 -  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ~-zTY&c_  
以后可以直接用 l e'RU1k  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) NbU`_^oC  
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 =o##z5j K  
(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。。。) jjV'`Vy)  
\s*M5oN]]  
d.vNiq,`  
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 SCcvU4`o  
G*9>TavE  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }#ZRi}f2VJ  
class unary_op : public Rettype ]#]Z]9w  
  { 3 ,>M-F  
    Left l; $os]$5(  
public : ;Sivu-%  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} %1Q:{m  
0A) 0Zw  
template < typename T > py'vD3Q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Gw<D'b)!  
      { ^Lgvey%  
      return FuncType::execute(l(t)); w{W+WJ  
    } P5<9;PPbZ  
A O:F*%Q u  
    template < typename T1, typename T2 > c#N4XsG,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lr>NG,N  
      { "#O9ij  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); d&Nnp jH}c  
    } ynIC (t  
} ; epiviCYC  
B"&-) (  
:8)Jnh\5  
同样还可以申明一个binary_op 'v]0;~\mp>  
#BLHHK/[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > AZ3T#f![L@  
class binary_op : public Rettype .|O T#"LP  
  { '8;bc@cE  
    Left l; xvOz*vM?  
Right r; ))=6g@(  
public : eC!=4_lx)  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} vkE`T5??  
d~u=,@FK  
template < typename T > i&:SWH=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x []ad"R  
      { "'z}oS  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Fe0M2%e;|  
    } *-9i<@|(U^  
q2EDrZ  
    template < typename T1, typename T2 > F=Bdgg9s  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @Y/&qpo$#W  
      { UT\4Xk<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); /yG7!k]Eg  
    } 12Oa_6<\0;  
} ; m%[e_eS  
1cK'B<5">]  
*K|~]r(F?  
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 u}nSdZC  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 %/Wk+r9uu  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) s:tX3X  
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。 qk<jvha  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! b  Ssg`  
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。。。 "&2 F  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 R 0RxcB tG  
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) ]<^2B?}  
下面是修改过的unary_op <r#FI8P;X  
hBX*02p   
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > M3jUnp&  
class unary_op Q6HJ+H-Ub  
  { N\PdX$  
Left l; "/zgh  
  b{<?E };%  
public : YCDH0M  
ZHNL ~=r}  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} |P>7C  
# sw4)*v  
template < typename T > T<B}Z11R  
  struct result_1 4QA~@pBX^{  
  { a.V5fl0?I@  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; CV @P +  
} ; |}4\Gm  
f}bq  
template < typename T1, typename T2 > r84^/+"T  
  struct result_2 D}?p>e|<D  
  { 60~;UBm5O  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; wtYgHC}X  
} ; Cy[G7A%  
Fx:38Ae  
template < typename T1, typename T2 > F}}!e.>c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tDRR3=9pX  
  { ]6e(-v!U  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Jc#D4e1#  
} i.t%a{gL  
G!6b )4L-  
template < typename T > &[[r|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Nm"P8/-09  
  { NBPP?\1  
  return OpClass::execute(lt(t)); !i"zM}  
} hoq2zDjD  
c& ;@i$X(  
} ; ..JRtuM-v  
U823q-x  
Rn?JMM]  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug FaeKDbLJr  
好啦,现在才真正完美了。 9vV==A#  
现在在picker里面就可以这么添加了: 3&y-xZu]  
AXlVH%'  
template < typename Right > F@?-^ E@  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const inaO{ny y  
  { Rf!v{\  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); UH MJ(.Wa-  
} +VkL?J  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 8._uwA<[  
IAQ<|3Q  
(F&LN!Hn>p  
p3A9 <g  
LFax$CZc  
十. bind VO0:4{-  
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。 J9[7AiEd(/  
先来分析一下一段例子 ;].X;Ky <  
E:K4k <  
$9X+dvu*  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 6.)ug7aF  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Eiu/p&ct  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 2K9X (th1  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 !'N@ZZ  
我们来写个简单的。 m54>}  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: %>&ex0j]  
对于函数对象类的版本: D"pT?\kO  
z6R|1L 1  
template < typename Func > #NFB=o JI  
struct functor_trait 94w)Yln  
  { Q$U5[ TZm  
typedef typename Func::result_type result_type; (X "J)x aQ  
} ; \ivxi<SR  
对于无参数函数的版本: 'V?FeWp  
9qftMDLZJ\  
template < typename Ret > F%6wdM W  
struct functor_trait < Ret ( * )() > o-@01_j  
  { 6bPxEILm  
typedef Ret result_type; UDJjw  
} ; S($/Ov  
对于单参数函数的版本: %C/p+Tg  
@%,~5{Ir  
template < typename Ret, typename V1 > on 7 n4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > v":q_w<k  
  { :6Nb,Hh~  
typedef Ret result_type; ],weqs  
} ; a<&K^M&  
对于双参数函数的版本: <G}Lc  
RvAgv[8  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > or*{P=m+R  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > gHPJiiCv  
  { Pg8.RvmQ  
typedef Ret result_type; 4;AF\De  
} ; $bG*f*w  
等等。。。 Br!;Ac&N  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy d}Pfj=W  
><}nZ7  
template < typename Func > 7Vy_Cec1  
struct func_return u1 Q;M`+>  
  { +ALrHFG  
template < typename T > nz3*s#k\-  
  struct result_1 ~s+vJvWz  
  { )7& -DI1  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &#e;`(*  
} ; zu1"`K3b  
i9L]h69r  
template < typename T1, typename T2 > 4z(~)#'^  
  struct result_2 b1?^9c#0d  
  { Ss%Cf6qdWL  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; g)#?$OhP"  
} ; dM;\)jm  
} ;  oE+P=  
AAQ!8!  
ee? d ?:L  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 >8"(go+02  
FygNWI'  
template < typename Func, typename aPicker > >pp/4Ia!  
class binder_1 4MPy}yT*  
  { {N}az"T4f  
Func fn; 7n#-3#_mG  
aPicker pk; h\[@J rDa  
public : `o{ Z;-OF  
-| FHv+  
template < typename T > >UCg3uFj  
  struct result_1 TnN yth wZ  
  { ]R""L<K%HF  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; P*!`AWn  
} ; JH\:9B+:L  
4*}&nmW  
template < typename T1, typename T2 > 2A\b-;4EP  
  struct result_2 r<ww%2HTS  
  { LL e*| :  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; p/ (Z2N"  
} ; #$Zx].[lc  
p?L%'  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} (e'8>Pv  
QQW}.>N  
template < typename T > :6(\:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )G)6D"5,+G  
  { RyK~"CWT  
  return fn(pk(t)); uaO.7QSwN  
} w8X5kk   
template < typename T1, typename T2 > y-26\eY^P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l+6c|([  
  { Z|C,HF+m.  
  return fn(pk(t1, t2)); )>1}I_1j)  
} +UDt2  
} ; {`D]%eRO  
Gl>\p  
D`@a*YIq  
一目了然不是么? wKpBH}  
最后实现bind Q$ew.h  
O(I^:_eH  
Xr K29a  
template < typename Func, typename aPicker > ^<!R%"o-  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ULt5Zi  
  { zH~P-MqC  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); iQ" LIeD  
} 3g4=as4w  
fJr EDj4(  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Cdz?+hb  
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。 0 8)f  
CaZc{  
十一. phoenix 1|{s8[;8  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ML>M:Ik+  
tF),Sn|*  
for_each(v.begin(), v.end(), "BT M,CB  
( z" tz-~  
do_ h)Fc<,vwBE  
[ BX$<5S@  
  cout << _1 <<   " , " "a2|WKpD  
] 4vbGXb}!  
.while_( -- _1), lOcFF0'  
cout << var( " \n " ) 8?82 p  
) HK :K~h  
); b|-)p+ba  
;-`NT` #2  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: SY5}Bu#  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor (xW+* %  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 pG"wQ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: nT> v  
ke2dQ^kc4  
9xbT?$^  
template < typename Cond, typename Actor > :jv(-RTI  
class do_while L'Cd` .yVO  
  { A4,%l\di<  
Cond cd; BlpyE[h T  
Actor act; JE}VRMNr  
public : 5, ,'hAq_  
template < typename T > 5[)5K?%  
  struct result_1 bK6^<,~  
  { 6MM\nIU)/  
  typedef int result_type; BR|0uJ.M  
} ; i&H^xgm  
j-BNHX  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} JL G!;sov  
C')KZ|JIC  
template < typename T > %JDQ[%3qY  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L|WrdT D;  
  { GcN}I=4|  
  do Lx>[`QT  
    { Jw5@#j  
  act(t); oo;<I_#07  
  } \bT0\ (Js\  
  while (cd(t)); }*bp4<|  
  return   0 ; <eEIR  
} =iB[sLEJ  
} ; kk`K;`[tB  
LT$t%V0?.e  
E] g Lwg9K  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). BDf M4  
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)~>4>hPr  
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。 /TsXm-g#  
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。 lF64g  
下面就是产生这个functor的类: Iq%<E:+GL  
$yi:0t8t  
! 7V>gWhR  
template < typename Actor > 0V-jOc  
class do_while_actor odca?  
  { jR}EBaI}  
Actor act; /1Gmga5  
public : #W8F_/!n|  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} oH17!$Fly  
JYj*.Q0  
template < typename Cond > e 1XKlgl  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; tXA?[ S  
} ; \dU.#^ryp  
p#qla'  
MS#"TG/)  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 A-1K TD  
最后,是那个do_ ASov/<D_q  
0p[k7W u  
,sSo\%  
class do_while_invoker (z8ZCyq7r[  
  { vcj(=\ e8v  
public : !i8)si_  
template < typename Actor > 41=H&G&  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const %r.OV_04  
  { &I=o1F2B)  
  return do_while_actor < Actor > (act); i/*)1;xsk  
} Vaf,  
} do_; syLdm3d|  
<gi~:%T  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? :Ni#XZ{F-/  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 s@$0!8sxm  
最后来说说怎么处理break和continue D(Rr<-(  
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+D5<nICr  
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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