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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda FVMD>=k  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ;d@#XIS&-(  
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, P:hBt\5B  
<kfnpB=  
({ +!`}GY  
/?wtF4  
  class filler nyX2|m&  
  { OstQqV%@  
public : GiJ *Wp  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Oz w.siD  
} ; O+nEXS\rQ  
jkQ*D(;p  
k)i3   
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: W 6^5YH%  
jqz ux[6{  
$6#CqWhI  
Je';9(ZK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ,A9]CQ  
LHyB3V  
G ?9"Y%  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 _Ym]Mj' ln  
q?Cnav`DY  
3Lfqdqj  
SDC4L <!  
二. 战前分析 R1s`z|?  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 AKY1o.>z  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 x/%aM1"X^  
1]d!~  
ru'F6?d  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9-sw!tKx  
  /* --------------------------------------------- */ gx-2v|pZ  
vector < int *> vp( 10 ); vXev$x=w-  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); DMs,y{v  
/* --------------------------------------------- */ b k~( ^!R  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Oylf<&knF\  
/* --------------------------------------------- */ M#ZcY  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); #9=Vg  
  /* --------------------------------------------- */ c\/=iVw,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); :v YYfs&  
/* --------------------------------------------- */ E}%B;"b/Tj  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); {Je[ZQ$  
N' F77 .  
gBd]B03  
%3s1z<;R[S  
看了之后,我们可以思考一些问题: *}Xf!"I#]N  
1._1, _2是什么? :Oy%a'w   
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。 [m- >5H  
2._1 = 1是在做什么? SDL7<ZaE  
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。 Eu0akqZ  
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。 We)xB  
XUrXnz|>  
PG2:~$L0  
三. 动工 (|F*vP'  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: '"`IC\N^  
c& < Fr[AK  
dLH(D: `  
Upx G@b  
template < typename T > .Q<>-3\K  
class assignment "x%Htq@  
  { nz%DM<0$  
T value; C=-=_>Q,L<  
public : 3W V"U  
assignment( const T & v) : value(v) {} zlyS}x@p  
template < typename T2 > '-wj9OU  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ( B!uy`  
} ; <xup'n^7C  
f0!))/rSD  
~cWAl,(B<F  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %Celc#v  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment  Ii6<b6-  
CMe 06^U   
p}&#jE  
XWn VgY s  
  class holder 5CuuG<0  
  { X3(tuqmi  
public : {vs uPY  
template < typename T > |U~<3.:m:  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ky8_UnaO  
  { *F WMn.  
  return assignment < T > (t); +2(I1  
} iyN:%ofh  
} ; 02Y]`CXj  
~Cbc<[}  
Cmu@4j&  
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: iky|Tp  
w?3p';C  
  static holder _1; ysJQb~2q  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 >u>5{4  
4Xgg%@C  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); zofa-7'Bn  
而不用手动写一个函数对象。 toLV4BtIG  
#||}R[~P"  
`CBZhI%%  
"/yC@VC>  
四. 问题分析 16w|O |^<  
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。 ,k.3|aZE  
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。 B{/R: Hm  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 8Pfb~&X^Ws  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Y5f1lUT  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 2iHUZzz\  
!NIhx109q  
五. 问题1:一致性 B|Du@^$  
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?| ~Io7]  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 j_/>A=OD  
*lYVY) L  
struct holder 5c9^-|-T  
  { ^"2i   
  // 7jxslI&F  
  template < typename T > ?:pP8/y  
T &   operator ()( const T & r) const *RDn0d[  
  { 2SD`OABf#  
  return (T & )r; Ut*`:]la  
} tankR9(o  
} ; u$h 4lIl  
QaS1Dh  
这样的话assignment也必须相应改动: 8k2?}/+  
F7 5#*  
template < typename Left, typename Right > 67VL@ ]  
class assignment # Nk;4:[  
  { *7:>EP  
Left l; \jh'9\  
Right r; &[_g6OL  
public : Jk&3%^P{m  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} E8!e:l =Q  
template < typename T2 > d.3E[AJa(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } eS{!)j_^  
} ; B%" d~5Y  
$}RJ,%~'x  
同时,holder的operator=也需要改动: ^({})T0wu  
%u?>#  
template < typename T > 3e #p @sB  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const +:8fC$vVfC  
  { E08 klC0  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); >x/z7v?^I  
} k;2GEa]w  
wZG\>9~  
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。 l-fi%Z7C  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 3Q"<<pi!~  
lun#^J  
return l(rhs) = r; 1uG"f<TsR  
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。 +GG9^:<yr  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ;>#wU'  
< nXL  
template < typename Tp > ht7l- AK  
class constant_t 1Y/s%L  
  { +vvv[  
  const Tp t; ;QWIsVz  
public : dpJ_r>NI  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} m/Oh\KlIl  
template < typename T > 4 kn|^  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const d^ Inb!%w  
  { 5*E]ETo@R  
  return t; uvMy^_}L  
} 0QFS  
} ; zepm!JR1  
x%}^hiO<q  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 e_#._Pi  
下面就可以修改holder的operator=了 8hXl%{6d3  
?u-|>N>  
template < typename T > PbW(%7o(t  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const `lQ3C{}  
  { $Oq^jUJ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ]*v dSr-J  
} j`oy`78O  
%kv0We fs  
同时也要修改assignment的operator() R,gR;Aarw  
$RYa6"`  
template < typename T2 > Q(@U2a8  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 3cFf#a#  
现在代码看起来就很一致了。 AZ0;3<FfLp  
j\,EO+ZQCv  
六. 问题2:链式操作 L\Aq6q@c  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 9`wZz~hL"  
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。 <nE>XAI_7  
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。 R?68*} `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。 j!_;1++q  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct H#NCi~M>3  
%4ePc-  
template < typename T > _  <WJ7  
struct result_1 2#P* ,  
  { 3wOZ4<B  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Jzj1w}?H  
} ; M1 :uJkO.  
[.m`+  
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: Yb +yw_5  
\wo?47+=  
template < typename T > V`X2> -Ex  
struct   ref H#@^R(  
  { <%($7VMev  
typedef T & reference; p qfUW+>  
} ; os,* 3WO  
template < typename T > .JYaH?  
struct   ref < T &> *194{ ep  
  { jNTjSX  
typedef T & reference; /~}}"zx&  
} ; iEd\6EZ  
1HXjN~XF  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: DAS/43\  
J]v%q,"  
template < typename T > aIJt0;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const %JXE5l+pJ  
  { @HQ`~C#Z'  
  return l(t) = r(t); 1>*#%R?W  
}  9XP o3;  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ~R_ztD+C(  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 lV`Q{bd+  
]4~lYuI4  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 K#EvFs`s;  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: p!>oo1&  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 E^QlJ8  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 #OIcLEn%  
最后的布局是: aEM%R<e  
                Add ?kWC}k{  
              /   \ |?rNy=P,  
            Divide   5 21 O'M  
            /   \ =x!2Ak/)  
          _1     3 .uuO>:  
似乎一切都解决了?不。 /s?r`'j[  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 %`OJ.:k  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 } E0,z  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: .Si,dc\  
*FC=X)_&W  
template < typename Right > (5#nrF]  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const NPCs('cd>?  
Right & rt) const "l*Pd$sr  
  { 2r!s*b\Ix  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Zw*v  
} )^ m%i]L _  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 4#ug]X4Y')  
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。 8)O[Aq::  
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。 bu |a0h7e  
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。 ERpnuMb  
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。 hJn%mdx~w|  
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? crqpV F]1]  
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: V=zi >o`   
Qy.w=80kf  
template < class Action > "5-^l.CKH  
class picker : public Action V^JV4 `o  
  { 6I1,:nLL<  
public : )=5ng-  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 3{ LP?w:@  
  // all the operator overloaded lLp^Gt^}w(  
} ; "$N#p5  
L!rw[x  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 vY%d   
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 9{-EJ)  
{7$c8i  
template < typename Right > $UgA0]q n  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const R#2t)y  
  { 1abtgDL  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); fJ/e(t  
} cc#gEm)3C  
k%D+Y(WGz8  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > R($KSui  
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。 |p><'Q% *  
dik:4;  
template < typename T >   struct picker_maker @n(Z$)8tR  
  { l7W 6qNB  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Pdt6nzfr  
} ; E0u~i59Z  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 29!q!g|  
  { ? %`@ub$  
typedef picker < T > result; X=hYB}}nu  
} ; twP,cyR  
Fb^:V4<T  
下面总的结构就有了: BlXB7q,  
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。 WpF2)R}G=  
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。 pcYG~pZ9  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 c%&: 6QniZ  
至此链式操作完美实现。 (>VX-Y/  
u#Z#)3P  
wW#}:59}  
七. 问题3 Hj:r[/  
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。 oN{Z+T :  
L1i eaKw  
template < typename T1, typename T2 > ^zt-HDBR_  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {.QEc0-  
  { >)spqu]  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); AI,(z;{P  
} }&n<uUDH  
U7oo$gW%|T  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: "Jt.lL ]5  
r.#t63Rb  
template < typename T1, typename T2 > 5$wpL(:R(  
struct result_2 :|Ad:fEs  
  { DTa N"{  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Ys,{8Y,7  
} ; T{Sb^-H#X  
Fb7#<h  
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? TQx.KM>y  
这个差事就留给了holder自己。 IG|X!l  
    <FWF<r3F  
PNaay:a|  
template < int Order > ZJwrLV  
class holder; m9"n4a|:  
template <> T9]HGB{  
class holder < 1 > Eo#u#IY  
  { Q(<)KZIK  
public : VJdIHsI  
template < typename T > 0JlZs]  
  struct result_1 r:F  
  { / C>wd   
  typedef T & result; t?9v^vFR  
} ; Q\cjPc0y  
template < typename T1, typename T2 > ~.UrL(l=  
  struct result_2 E-I-0h2  
  { 0%m)@ukb  
  typedef T1 & result; A8pIs  
} ; xKQ+{"?-^g  
template < typename T > {_S}H1,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const zipS ]YD  
  { A j2OkD  
  return (T & )r; ~ECD`N<YF  
} r6&5 4f  
template < typename T1, typename T2 > <^zHE=h"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~$p2#AqX  
  { o(S{VGi,  
  return (T1 & )r1; B x (uRj  
} ?Rj~f{%g  
} ; _T2=J+"-Kp  
)('%R|$ /  
template <> Gm(b/qDDe  
class holder < 2 > d4nH_?  
  { L ]w/P|  
public : GDD '[;  
template < typename T > .h9l7 nZt  
  struct result_1 ")V130<  
  { c zm& ~n6$  
  typedef T & result; 'B@e8S) y  
} ; Y]L9Y9  
template < typename T1, typename T2 > iVG-_RsKK  
  struct result_2 ^my].Qpt  
  { P#fM:z@[  
  typedef T2 & result; qUxRM_7U  
} ; =:/BV=tv  
template < typename T > !"<MsoY@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const x\J#]d.  
  { /\H>y  
  return (T & )r; LE*h9((  
} aj?a^}X  
template < typename T1, typename T2 > 'JNElXqrv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2n `S5(V  
  { =k/IaFg 6w  
  return (T2 & )r2;  b^p"|L  
} fH)YFn/  
} ; D<Z p!J1o  
IdXZoY  
CMn{LQcC  
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> >。 7{I h_.#  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 1[jb)j1  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: |i ZfYi&^  
>2< 8kBF_  
return l(i, j) = r(i, j); '3<fsK=  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) w^LuIbA  
5!EJxP9  
  return ( int & )i; v@wb"jdFi$  
  return ( int & )j; [+OnV&  
最后执行i = j; D<V~f B  
可见,参数被正确的选择了。 =e8bNg  
qQ0cJIISb\  
\mV'mZ9>  
4E+hRKuo,  
Op>%?W8/UF  
八. 中期总结 *P#WDXRwd  
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: ?}m']4p  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 *X4PM\ck  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 !}4MN:r  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ,:`ND28V7  
JB>b`W9   
A0fFv+RN3  
(sQr X{~  
I(9R~q  
'sxNDnGg  
九. 简化 {'AWZ(  
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。 ;q:jl~  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ?gwUwOV"  
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: !vk|<P1  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 mWyqG*-Hb  
  +-*/&|^等 %~jkB.\* )  
2. 返回引用。 <D::9c j  
  =,各种复合赋值等 H_0/f8GwnG  
3. 返回固定类型。 *FmTy|  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 8X I?  
4. 原样返回。 Ton94:9bZ  
  operator, 3;8!rNN  
5. 返回解引用的类型。 ZvUC I8  
  operator*(单目) Y& F=t/U2  
6. 返回地址。 &`fhEN  
  operator&(单目) {&"L~>/o  
7. 下表访问返回类型。 (I@rLvZr{  
  operator[] eQVZO>)P1+  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 J@OB`2?Zv  
  operator<<和operator>> [xT:]Pw}  
EZYBeqv  
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。 9 Rx s  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 0d3+0EN{  
gd0Vp Xf'  
template < typename Left > |,aG%MTL  
struct value_return .cR -V`  
  { Y2O"]phi@  
template < typename T > ;/0 Q1-  
  struct result_1 !o>H1#2l  
  { /[9t`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; e5OsI Vtjr  
} ; sg8/#_S1i  
/"?HZ% W  
template < typename T1, typename T2 > oX4q`rt  
  struct result_2 ~`D|IWMDq  
  { Z(ZiFPx2Z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ?]rPRV  
} ; b]7GmRekl  
} ; /RyR>G!  
?h0X,fl3  
$-&BB(-{E&  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait #_B-4sm  
A"aV'~>  
下面我们来剥离functor中的operator() Dk='+\  
首先operator里面的代码全是下面的形式: sO5?aB&  
J -ePE7i  
return l(t) op r(t) o=RM-tR`v  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) q|%(3,)ig  
return op l(t) 'oN\hy($,h  
return op l(t1, t2) 2>\v*adG  
return l(t) op }/,HM9Ke  
return l(t1, t2) op 6&!&\  
return l(t)[r(t)] &*s0\ 8  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] !bC+TYsU  
(o J9k[(  
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:  `juLQH  
单目: return f(l(t), r(t)); ZbT/$\0(6  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); KE1ao9H8wR  
双目: return f(l(t)); zh $}~RG[  
return f(l(t1, t2)); < Z|Ep1W  
下面就是f的实现,以operator/为例 oxj3[</'k  
a"av#Y  
struct meta_divide i_kE^SSgm  
  { 0I{gJSK.,  
template < typename T1, typename T2 > xP=/N!,#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ](B@5-^  
  { $O{duJU  
  return t1 / t2; s!9dQ.  
} |8bq>01~  
} ; O8] 'o*<]  
OgcHS?  
这个工作可以让宏来做: !6G?zipB  
j&UMjI9[  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ "/]| Hhc{  
template < typename T1, typename T2 > \ v?c 0[+?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; g}f9dB,F  
以后可以直接用 {ls+d x/  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) "Pl9nE  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 >3gi yeJ  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) cV-1?h63  
)>7%pz  
o&hIHfZri  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 NWfAxkz {/  
&/A 8-:m  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > __@zTSVb  
class unary_op : public Rettype <} jPXEB"  
  { =H8 xSJLh  
    Left l; E1&b#TE 6O  
public : ICB~_O5  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} [~\PQYm'  
CU:o*;jP  
template < typename T > dx,=Rd5'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &ff&Y.q~  
      { WhBpv(q}.  
      return FuncType::execute(l(t)); 8SmnMt  
    } hSGb-$~F  
Og%U  
    template < typename T1, typename T2 > L0%hnA@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B$?qQ|0:=  
      { XI Jlc~2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); /Jf~25F  
    } %g]vxm5?  
} ; zu2HH<E  
>%Ee#m  
>\<*4J$PZ  
同样还可以申明一个binary_op }]UB;id'  
CnN9!~]"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > qP!P +'B  
class binary_op : public Rettype S<nq8Ebmw  
  { mqfO4"lt  
    Left l; c~ <1':  
Right r; $[@0^IJq=K  
public : hIJ)MZU|  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~^)^q8  
-V % gVI[  
template < typename T > 0(8H;T  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w> xV  
      { ]+DI.%   
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); .w6eJ4 ]  
    } O)R(==P26P  
uqyB5V0gh  
    template < typename T1, typename T2 > "k$JP  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d h^^G^  
      { $!A:5jech  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); f]8I64  
    } ]J2:194  
} ; rAdacnZV  
Gi^Ha=?J%  
.wrL3z_  
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 $\a5&1rl  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 T:asm1BC[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)  17g^ALs  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。  1;eX&  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Cup@TET35  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 IO.<q,pP!_  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 tGc ya0RL  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ! o, 5h|\  
下面是修改过的unary_op Zszs1{t  
(y4#.vZh:  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 2_QN&o ~h  
class unary_op d6 _C"r  
  { Bz2'=~J  
Left l; %1McD{  
  ts9pM~_~  
public : +UWU|:  
J#3{S]* v_  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} L$v^afP?  
B`#h{)[  
template < typename T > $<)Yyi>6E  
  struct result_1 ekf$dgoR  
  { }ublR&zlp  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; K7vw3UwGN  
} ; Y\/gU8w/  
|E/L.gdP7  
template < typename T1, typename T2 > 7_KhV  
  struct result_2 (d2@Mz  
  { q$ghLGz  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ES:!Vx9t0|  
} ; ;@4H5p  
GtI6[ :1t  
template < typename T1, typename T2 > 6DSH`-;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {6vEEU  
  { |@VF.)_  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); v$|mo;6  
} \94jrr  
J>S3sP  
template < typename T > %.x@gi q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9|:^k.  
  { U_z2J(e~  
  return OpClass::execute(lt(t)); T>]sQPg  
} t)1phg4H)  
JSMPyj  
} ; h%#_~IA:|  
4,eQW[;kk  
CVKnTEs  
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 E%k7wM {  
好啦,现在才真正完美了。 U :9=3A2$x  
现在在picker里面就可以这么添加了: ?p8Qx\%*  
Ns~&sE:  
template < typename Right > (RF>s.B<  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const !)H*r|*[  
  { '?/&n8J\  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ,=w!vO5s  
} jD< pIHau  
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。 H"YL k  
j64 4V|z  
$@[)nvV\  
=q CF%~  
}N3`gCy9eN  
十. bind 'wQy]zm$  
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。 >2-F2E,  
先来分析一下一段例子 Z^6#4Q]YC  
CUhV$A#oo  
*=nO  
int foo( int x, int y) { return x - y;} j]> uZalr  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 d?Y-;-|8Qh  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 B%b_/F]e  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 fNhT;Bux  
我们来写个简单的。 c;V D}UD'  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: P1d,8~;  
对于函数对象类的版本: 03E3cp"  
C!UEXj`l9  
template < typename Func > _-a|VTM  
struct functor_trait QPg2Y<2  
  { U~QMR-bz  
typedef typename Func::result_type result_type; 23E 0~O  
} ; 5d 5t9+t  
对于无参数函数的版本: =:5<{J OG  
a&5g!;.  
template < typename Ret > Va9q`XbyO  
struct functor_trait < Ret ( * )() > V<0$xV1b|=  
  { d(l|hmj4j9  
typedef Ret result_type; ofwQ:0@  
} ; qC j*>D  
对于单参数函数的版本: ep?:;98|t  
0$Ff#8  
template < typename Ret, typename V1 > _g6wQdxT  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > |zMqJ.qu  
  { jU$Y>S>l  
typedef Ret result_type; Mvof%I  
} ; swZpWC  
对于双参数函数的版本: 5#u.pu  
3X'WR]  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > eY3=|RR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > |!b9b(_j9  
  { {})y^L  
typedef Ret result_type; ZlM_ m >,o  
} ; u9>6|w+  
等等。。。 T +\B'"  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ,P{ HE8.  
d^SE)/j  
template < typename Func > Qp69Sk@H{  
struct func_return Y\8+}g;KR  
  { SKx e3  
template < typename T > /+P5)q TKL  
  struct result_1 hO;9Y|y  
  { `@\^m_!}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {,v: GMsm  
} ; C9Wojo.  
@W)/\AZ3  
template < typename T1, typename T2 > OX)BP.h#  
  struct result_2 "yri[X  
  { 2fBYT4*P;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; s"rg_FoL  
} ; ?z"YC&Tp  
} ; K{FhT9R'  
Z!)f*  
rIPl6,w~  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 `r.N  
?d,M.o{0]  
template < typename Func, typename aPicker > H /%}R  
class binder_1 >W~=]&7{s4  
  { J" wKRy  
Func fn; {e6 KJ@H6  
aPicker pk; %#4 +!  
public : 0%;M VMH  
W^|J/Y48  
template < typename T > 9TW8o}k`  
  struct result_1 a^/K?lAB8  
  { a(!3Afi  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; m9b(3  
} ; o_3*;}k8  
s?+fPOF  
template < typename T1, typename T2 > f@*>P_t  
  struct result_2 u7 ~mn l  
  { cP('@K=p  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; M%;"c?g  
} ; :5<#X8>d  
.J:;_4x  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} #}j]XWy  
Avd *~  
template < typename T >  I9Om#m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @|]G0&gn&?  
  { l}+Cdy9>  
  return fn(pk(t)); 5])8qb/F  
} ze$Y=<S  
template < typename T1, typename T2 > vhNohCt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t}c v2S  
  { s!i:0}U  
  return fn(pk(t1, t2)); 2i"HqAB  
} %U:C|  
} ; @oA0{&G{  
,aYU$~o#  
0ZT 0  
一目了然不是么? *CT.G'bQX  
最后实现bind W\a!Q]pV  
Ba<#1p7_  
YkVRl [  
template < typename Func, typename aPicker > @7]\y7D  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) vQcUaPm\$  
  { :Ip~)n9t  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); b+_hI)T  
} e %&  
:=Nb=&lst  
2个以上参数的bind可以同理实现。 M(NH9EE  
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。 +yiU@K).0  
[}@n*D$  
十一. phoenix 7NeDs$  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: cL ae=N  
M!-q}5';  
for_each(v.begin(), v.end(), %-k(&T3&  
( O68bzi]  
do_ "TUPYFK9  
[ |C|:i@c H  
  cout << _1 <<   " , " a /QIJ*0  
] +{'lZa  
.while_( -- _1), v/ eB,p  
cout << var( " \n " ) Jtext%"eNg  
) RpULm1b  
); 6G$/NW=L  
t+jIHo  
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: hO%Y{Gg  
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 we }#Ru*  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。  Hl!1h%  
那么我们就照着这个思路来实现吧: $>|?k$(x  
(%Ng'~J\|  
{GAsFnZk  
template < typename Cond, typename Actor > $>EqH?EQ  
class do_while \A ;^ UxG  
  { |iAEDZn  
Cond cd; iq,ah"L  
Actor act; rAL1TU(vm  
public : *-{Omqw  
template < typename T > BU'Ki \  
  struct result_1 f<^ScFVR  
  { #0jSZg^,"  
  typedef int result_type; M&eQ=vew.  
} ; *1i?6$[ "  
2NyUmJ42  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} EQ6l:[  
icU"Vyu  
template < typename T > _ \_3s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f>|9 l  
  { j`{fB}  
  do  )Kxs@F  
    { #&}%70R)  
  act(t); >s44  
  } Io2,% !D  
  while (cd(t)); 8TUF w@H%  
  return   0 ; )_X;9%L7  
} 4(m/D>6:  
} ; YmZC?x_{M2  
1V#0\1sj  
8rla0d@  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). +}&pVe\t  
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。 t;h+Cf4  
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。 m=#aHF  
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。 ?`za-+<r<  
下面就是产生这个functor的类: ZDW,7b% U  
)hePN4edj  
}<E sS  
template < typename Actor > 5%EaX?0h+  
class do_while_actor /\6}S G;  
  { Hf;RIl2F  
Actor act; 5T7_[{  
public : $:qI&)/  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 5dbX%e_OP  
6-D%)Z(  
template < typename Cond > ?SHc}iaU#  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; hgF21Oj9  
} ; \ x3^  
J11dqj  
Pw0{.W~r  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 `' dX/d  
最后,是那个do_ @\#'oIc|  
B .{8/.4  
H Jnv'^yn  
class do_while_invoker ' 2;Ny23  
  { /+Wb6{lY  
public : S~]8K8"sT  
template < typename Actor > n P0Ziu'{  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const C~3@M<X  
  { a.5zdoH_  
  return do_while_actor < Actor > (act); b>G qNf!  
} >^M!@=/?J  
} do_; mABwM$_  
?FkQe~FN{  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? at_dmU2[7  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 JrY"J]/  
最后来说说怎么处理break和continue 9{au leu R  
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。 BiVd ka  
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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