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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 6mX:=Q  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 }WoX9M; 1  
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, RR8U Cv  
\#HL`R"  
N#mK7|\c?:  
dfnX!C~6\  
  class filler ]D?oQ$q7  
  { p<ry$=`  
public : -B",&yTV  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} XPrY`,kN  
} ; Fv<]mu  
Gl=@>Dc%  
&MBOAHhze  
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: I)qKS@  
(Jm(}X]sh[  
P~;<o! f  
A=y24m  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); e$gaE</  
UqY J#&MqY  
]rKH|i  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 CdE2w?1  
nvw NjN  
dV'6m@C  
L>eQ*311  
二. 战前分析 I):m6y@  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 _$~ex ~v  
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 i_'|:Uy*F  
N.kuE=X  
"bL P3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~y( ,EO  
  /* --------------------------------------------- */ @?(nwj~ s`  
vector < int *> vp( 10 ); + ?[ ACZF  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); QJb7U5:B+  
/* --------------------------------------------- */ @DRfNJ}  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); \3,$YlG  
/* --------------------------------------------- */ 3XMBu*  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); \;4L~_2$q  
  /* --------------------------------------------- */ -<u- +CbuT  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Z1 E` I89<  
/* --------------------------------------------- */ O(b"F? w  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); KBp!zSl  
Z:W')Nd(  
3^uL`ETm@  
2y&_Z^kI?  
看了之后,我们可以思考一些问题: :5q^\xmmq  
1._1, _2是什么? }?\#_BCjx(  
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。 sASAsGk<  
2._1 = 1是在做什么?  dfYYyE  
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。 \k2C 5f  
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。 WoC\a^V  
1)nM#@%](h  
k 2 mkOb  
三. 动工 Q%_!xQP`  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: E,"b*l.  
1mvu3}ewx  
w-{#6/<kI5  
/@xr[=L  
template < typename T > !8H!Fj`|j  
class assignment TPN:cA6[c  
  { &VtWSq-)  
T value; Qr^Z~$i t  
public : A= \'r<:  
assignment( const T & v) : value(v) {} R] V~IDs   
template < typename T2 > Xuz8"b5^Zx  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } OgzGkc@A  
} ; 7zz(#  
bqf]$}/8k  
%tklup]LF8  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 dK-  ^  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment t6! p\Y}}  
R(n0!h4  
;@=@N9q K  
|1\dCE03}  
  class holder + 3~Gc<OO  
  { giA~+m~fN  
public : Z`0r]V`Ys  
template < typename T > 3\+[38 _  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const S]#=ES'^/  
  { ;'Z,[a  
  return assignment < T > (t); Q9Xm b2LN  
} ]e#,\})Br  
} ; \6nQ-S_  
wnZ*k(  
Xm0&U?dZB  
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: A1=$kzw{UH  
[xp~@5r'  
  static holder _1; <*b]JY V@  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 iPtm@f,bI  
 CU7iva  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); iYmzk?U  
而不用手动写一个函数对象。 7oqn;6<[>,  
]ZU:%Qhu  
KY(l<pm  
[W8iM7D  
四. 问题分析 |n-a\  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Rzn0-cG  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 8gu7f;H/k  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 #7cf 8y  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 F(J!dG5#  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 '6Z/-V4k  
Xbsj:Ko]]U  
五. 问题1:一致性 K_w0+oY a  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| S3JygN*  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 dKN3ZCw*gF  
^0BF2&Zx  
struct holder 9b=^"K  
  { 2kmna/Qa6  
  // n<"a+TTU  
  template < typename T > ! A ydhe  
T &   operator ()( const T & r) const 5e~{7{  
  { B2Awdw3=g  
  return (T & )r; S|u1QGB  
} KzFs#rhpn  
} ;  zxynEdO  
xVwi }jtG|  
这样的话assignment也必须相应改动: cvLcre% >A  
&&QDEDszp  
template < typename Left, typename Right > v'2OHb#  
class assignment Kw5+4R(5  
  { bju,p"J1-E  
Left l; "351s3ff  
Right r; ]a Ma*fF  
public : ~]t2?SqNm  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} BzG!Rg|J  
template < typename T2 > `- uZv  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } (^@;`8Dy8  
} ; 3\U,Kg  
?U.&7yY  
同时,holder的operator=也需要改动: e^l+ #^fR  
N4GIb 6  
template < typename T > uzn))/"  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const JXa%TpI: E  
  { N6 }i>";_;  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); kI1{>vYD  
} ?RjKP3P  
%~v76;H<  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 bMK'J  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 MdTd$ 4J3  
!?>p]0*<  
return l(rhs) = r; OmUw.VH  
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。 Zn=JmZ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ]\b1~ki!F  
pa> 2JF*  
template < typename Tp > 1_E3DXe  
class constant_t :92a34  
  { HuLm!tCu  
  const Tp t; `5 v51TpH  
public : h/y}  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} -r2qIt  
template < typename T > BKlc{=  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const :@4>}k*  
  { 2W-NCE%K)T  
  return t; ^}pREe c=  
} EpS8,[w  
} ; t;~`Lm@hY  
gZ%O<XO  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。  Vgb>3]SU  
下面就可以修改holder的operator=了 X72X:"  
3b/vyZF  
template < typename T > DDCQAf  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const @IKe<{w  
  { 8LM1oal}  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); C5n=2luI_  
} kAF}*&Kzd~  
)cmLo0`$  
同时也要修改assignment的operator() kp>Z/kt  
!?-5 hh1\  
template < typename T2 > aiX;D/t?  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } r`"#c7)  
现在代码看起来就很一致了。 /WgWe  
T|iF/p]F  
六. 问题2:链式操作  eJ\j{-  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 `j"G=%e3.  
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。 59J$SE  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 umn~hb5O  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 9PfU'm|h  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 1kw4'#J8  
U4I` xw'  
template < typename T > Oqe.t;E 0}  
struct result_1 =Bqa <Js  
  { ~acK$.#  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; B91PlM.  
} ; "}aM*(l+\  
_!p$47  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: eu|q {p  
+&8Ud8Q  
template < typename T > :\;uJ5  
struct   ref ->9xw  
  { "@? kxRn!  
typedef T & reference; cQ ;Ry!$  
} ; 8t \>  
template < typename T > x{o5Ha{  
struct   ref < T &> ]TprPU39  
  { ' 1]bjW*!  
typedef T & reference; l%5%oN`4  
} ; [MP :Eeg  
1e| M6*  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ]BBgU[O) !  
/%w[q:..h  
template < typename T > +( (31l  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Yf`.Cq_:  
  { D ;I;,Z  
  return l(t) = r(t); ;<R_j%*  
} ~"0X,APR5  
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。 _%%"Y}  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 (>`SS#(T!  
Z6@J-<u  
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 X[Gk!d r#  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: QNwAuH T  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 r:rJv  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Q31c@t  
最后的布局是: oT{yttSNo  
                Add 9yAu<a  
              /   \ z6r/ w  
            Divide   5 ,PxQ[CGg  
            /   \ wo9f99  
          _1     3 qyfxTQ5  
似乎一切都解决了?不。 3+uoK f[  
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。 &bK$!8Z  
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。 y.<Y]m  
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: 3m7V6##+  
5FKd{V'  
template < typename Right > {# _C  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const [ [CXMbD`*  
Right & rt) const M 7$4KFNp  
  { !jnIXvT1qy  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &JM;jS z  
} }Cg~::,"  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 k(+u"T  
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。 )B4c;O4t  
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。 =nZd"t'p|  
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。 CxQ,yd;>  
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。 Khd,|pM  
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?  Bz~h-  
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: J :(\o=5 5  
FWN%JCOj@  
template < class Action > <ft9B05*  
class picker : public Action [&V%rhi  
  { gi >{`.]  
public : X;>} ;LiK  
picker( const Action & act) : Action(act) {} =upP3rw  
  // all the operator overloaded H;&t"Ql.  
} ; 3<V!y&a  
4=:eGlU93U  
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。 @1Lc`;Wd  
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: >f8,YisH  
!2Iwur u  
template < typename Right > ?\r3 _  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const }`FPe   
  { 7?] p\`  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); XePBA J  
} Tyl"N{ _  
+,>bpp1  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > D<6k AGE  
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。 #::vMnT  
hZJqo +s  
template < typename T >   struct picker_maker "r+<=JU>OV  
  { 1X.1t^HH:  
typedef picker < constant_t < T >   > result; J)NpG9iN  
} ; HArYL} l  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > o-= lHtR  
  { B35f 5m7r  
typedef picker < T > result; $g;xw?~#  
} ; L9)&9 /f  
|;yb *  
下面总的结构就有了: r%n[PK^(  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 TD7ONa-,  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 .5xg;Qg\Y  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 *JXJ 2  
至此链式操作完美实现。 pC8i &_A  
v%[mt` I  
Q2=~  
七. 问题3 D IN PAyY  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 [K- s\  
6'zy"UkH  
template < typename T1, typename T2 > rOT8!"  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %}:J 9vra  
  { 6B{Awm@v}X  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); .5xM7,  
} 'h6RZKG T  
_: K\v8  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Efl+`6`J  
?#m5$CFp  
template < typename T1, typename T2 > .YRSd  
struct result_2 (6{ VMQ  
  { P+UK@~D+G  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; cj *4 XYu  
} ; ,YTIYG](  
p2K9R4  
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? gK CIfxM  
这个差事就留给了holder自己。 "Wp<^ssMo  
    Le!I-i( aD  
< r~Tj  
template < int Order > ehq6.+l  
class holder; W]OT=6u8o  
template <> gP@ni$n  
class holder < 1 > +|;IIwo  
  { 4KnDXQ%  
public : ,+&j/0U  
template < typename T > rpmDr7G  
  struct result_1 DV l: s  
  { x3 S  
  typedef T & result;  Eqc$*=  
} ; U<b!$"P9  
template < typename T1, typename T2 > 2}twt  
  struct result_2 icmDPq  
  { |sh  U  
  typedef T1 & result; 3[rB:cE/  
} ; [6|vx},N  
template < typename T > NL 37Y{b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `upNP/,  
  { k s}o9[D3  
  return (T & )r; 51vK>  
} 5hAg*zJb5o  
template < typename T1, typename T2 > PR+!CFi&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >. Y ~F(  
  { )[1m$>  
  return (T1 & )r1; /L.a:Er$  
} F@BNSs N=  
} ; -)@.D>HsOt  
1yu!:8=ee  
template <> 2wd(0K}b  
class holder < 2 > $H^6I8>  
  { sq_:U_tJ  
public : pP @#|T  
template < typename T > d\v _!7  
  struct result_1 |zMQe}R@%  
  { 8~i@7~ J  
  typedef T & result; VA0TY/{ ]  
} ; !Xm:$KH  
template < typename T1, typename T2 > 7}Sw(g)o7  
  struct result_2 Li2)~4p><  
  { |1D`v9  
  typedef T2 & result; nC rNZ&P  
} ; Mw~ ?@Sq  
template < typename T > AZa3!e/1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const kBzzi^cl  
  { gT.-Cf{  
  return (T & )r; o;.-I[9h]  
} -AX3Rnv^!  
template < typename T1, typename T2 > nTAsy0p]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2Y+*vNs3  
  { 'Khq!pC   
  return (T2 & )r2; 9\8""-  
} { at; U@o  
} ; /y0 )r.R  
fp7Qb $-A  
[>-k(D5D  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 HZT;7<  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: NQG"}=KA  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: j!s&yHE1  
F!xK#~e   
return l(i, j) = r(i, j); ,"'agg:St  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 0e7!_ /9  
"#7i-?=  
  return ( int & )i; ;Y"J j  
  return ( int & )j; Ol? 2Qy.2)  
最后执行i = j; .#n?^73  
可见,参数被正确的选择了。 ?]t8$^m,;  
V/Q6v YX  
/a q%l]hQ@  
vZ08/!n  
&[YG\8sxWa  
八. 中期总结 gvC2\k{  
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: -4Xr5j%o  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义  lcr=^  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 )oj`K,#  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor <n>< A+D  
M(|gfsD  
7-5q\[ZK  
qb_V ,b9  
d>%_<pw  
vl#/8]0!  
九. 简化 )L{\k$r!EM  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 C?O{l%0  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 E8xXr>j>#  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: U0rz 4fxc  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 <ESAoY"RPN  
  +-*/&|^等 4Mprc~ 7vr  
2. 返回引用。 #_E8>;)k  
  =,各种复合赋值等 -l\@50, D  
3. 返回固定类型。 zm e:U![  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 0h7\zoZ5  
4. 原样返回。 1)r1/0  
  operator, #U1soZ7  
5. 返回解引用的类型。 V><P`  
  operator*(单目) y?rsfIth`  
6. 返回地址。 s#Le`pGoW  
  operator&(单目) Ev()2 80  
7. 下表访问返回类型。 %$cwbh-{{  
  operator[] ;'h7 j*6  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 r=9*2X#  
  operator<<和operator>> r[gV`khka  
+q4T];<  
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。 '.iUv#j4Sh  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: EgY]U1{  
J ^v_VZ3  
template < typename Left > ?832#a?FZ;  
struct value_return pS%Az)3RZ  
  { {*|yU"  
template < typename T > mz#(\p=T  
  struct result_1 hE=cgO`QU  
  { %pMW5]H  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; zYep V  
} ; @1>83-p"X  
w qsPGkJJ7  
template < typename T1, typename T2 > S&VN</p  
  struct result_2 ]\jhtC=2  
  { J@Li*Ypo  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; vH?/YhH|  
} ; RH`m=?~J,  
} ; KAe) X_R7  
l"cYW9  
0nv3JX^l]  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait G q 8/xxt  
nK:39D$(  
下面我们来剥离functor中的operator() pG" 4qw  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 0{j>u`  
b*bR<|dTj  
return l(t) op r(t) -du+iOe?  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) J|ILG  
return op l(t) DF|qNX  
return op l(t1, t2) )ow3Bl8w  
return l(t) op P$!Ht  
return l(t1, t2) op Tv(s?T6f  
return l(t)[r(t)]  W6a2I  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 5X  
^wX_@?aKtt  
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: r}vr E ^Q  
单目: return f(l(t), r(t)); Pd3t~1TaW  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); N8KHNTb-M  
双目: return f(l(t)); *kDXx&7B$  
return f(l(t1, t2)); uZqo"  
下面就是f的实现,以operator/为例 `dj/Uk  
_ p?q/-[4  
struct meta_divide { }>"f]3  
  { 4gYP .h:,  
template < typename T1, typename T2 > I\[*vgjm3G  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) vbSz&+52;  
  { >z( 6ADq  
  return t1 / t2; o77HRX  
} '- Z4GcL  
} ; |5O%@  
wi9fYfuv3R  
这个工作可以让宏来做: ;B7>/q;g  
Y(&phv&  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ p>MX}^6  
template < typename T1, typename T2 > \ ncWASw`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; [%b<%m}L-  
以后可以直接用 87*R#((  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) s&c^Wr  
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 n%ld*EgY  
(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。。。) {2V=BDS|?K  
C5eol &  
2[W Qq)\  
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 K[ylyQ1  
p,xM7V"O)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > j Sddjs  
class unary_op : public Rettype oXGf#>keg  
  { p*>[6{$3)O  
    Left l; YGxdYwBwf  
public : KKOu":b  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6R?J.&|  
7C&`i}/t  
template < typename T > #!<x|N?_<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [7$<sN<'  
      {  s cn!,  
      return FuncType::execute(l(t)); ^6Xio6W  
    } `RjcJ?r  
H-I*;  
    template < typename T1, typename T2 > 6k ^vF~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fA|'}(kH  
      { N`#v"f<~Q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); F`Pu$>8C  
    } xE+Go  
} ; z muq4-.  
hI?<F^b  
{a>)VZw_#  
同样还可以申明一个binary_op 6_9w1 ,W E  
\ 0:ITz  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Bw{W-&$o  
class binary_op : public Rettype E6n;_{Se/S  
  { <@Ew-JU  
    Left l; ?lbX.+  
Right r; Gk!v-h9cq  
public : L*FnFRhU  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} d *H-l3N  
8o~\L= l  
template < typename T > _msDf2e9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !4 6 ^}3  
      { :CH'Bt4<  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); {Q4=GrS  
    } \Z)'':},C  
u |#ruFR  
    template < typename T1, typename T2 > vnIxI a  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J :,  
      { -"(e*&TJ#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); X5)>yM^N`  
    } OY?uqP}c  
} ; @ cv`}k  
RPLr7Lb  
7\jH?Zi  
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 J\2F%kBej?  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 {5*+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) b"x:IDW qG  
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。 dLjT^ 9  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! _I@dt6oF  
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。。。 +LrW#K;  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 S~m* t i(  
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) s2v\R~T  
下面是修改过的unary_op ,kLeK{   
%zY3,4~  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ]Q^oc  
class unary_op A~h8 >zz*  
  { 6Q\n<&,{  
Left l; F=# zy#@.  
  dU+1@_  
public : ,(lD5iN  
Q}I. UG_  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;M}bQ88  
3fBq~Q  
template < typename T > J,jl(=G  
  struct result_1 sba0Q[IY  
  { VeCpz[r  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; heRQ|n.Dz)  
} ; &(wik#S  
Av/|={i  
template < typename T1, typename T2 > .k[Ptx>  
  struct result_2 O:D`6U+0  
  { ULsz<Hj  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~PS%^zxyn  
} ; Oi7:J> [  
M8 ++JI  
template < typename T1, typename T2 > F2+lwycY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r Cmqq/hZ  
  { .o fYFK  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Z^#7&Pv0  
} 6~D:O?2  
C10A$=!  
template < typename T > \7W {/v4^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y<B "  
  { pW!]  
  return OpClass::execute(lt(t)); x37r{$2  
} '\ 6.GP  
/GCSC8T  
} ; Qa"R?dfr  
pQW^lqwZ:6  
hu6)GOZbv  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug |[xi"E\  
好啦,现在才真正完美了。 MJ>(HJY6?%  
现在在picker里面就可以这么添加了: 4?8GK  
A7ck-9dT/L  
template < typename Right > _pk=IHGsB  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ,![C8il,  
  { JB* *z00;  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); vUj7rDT|  
} {*tewF)|  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 IgSe%B  
.8g&V|  
F5)Ta?3|"<  
yp!Xwq#n  
?p\'S w:  
十. bind NW^}u~-f  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ;Q-sie(#  
先来分析一下一段例子 XbG=H-|  
l$PO!JRD  
|RHX2sso  
int foo( int x, int y) { return x - y;} cj5p I?@e)  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 4|x5-m+T  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 >iaZGXje  
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。 hLO nX<%a  
我们来写个简单的。 ]_5C5m  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ]}C#"Xt  
对于函数对象类的版本: D*_ F@}=  
/l@7MxE  
template < typename Func > Jg: Uv6eN+  
struct functor_trait >uxak2nM-  
  { Rm6<"SLV  
typedef typename Func::result_type result_type; "PnYa)?1  
} ; ZH/|L?Q1U  
对于无参数函数的版本: XBi@\i=  
A9F&XF7{  
template < typename Ret > &>sG x K  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 5wr0+Xo  
  { sp'q=^t  
typedef Ret result_type; '(I"54W  
} ; &zUo",}9  
对于单参数函数的版本: (9'MdH  
!/Hln;{  
template < typename Ret, typename V1 > 'g( R4deCX  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 4 YI,:  
  { -.:1nI  
typedef Ret result_type; XWk/S $-d  
} ; -%"MAIJnX  
对于双参数函数的版本: |+ @  
p5>TL!4M  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > mN*9X[ >x  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > l{Xsh;%=  
  { c]&(h L  
typedef Ret result_type; /|BzpIfpN  
} ; b- %7@j  
等等。。。 3-tp94`8}t  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy J:p nmZ`X  
>P+V!-%#  
template < typename Func > >q4nQ/eP  
struct func_return oa47TqFt  
  { Hya*7l']B  
template < typename T > <S TwylL  
  struct result_1 ?=f\oH$  
  { &)<]AG.vd!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; G;wv.|\  
} ; ]';!r20  
9JP{F  
template < typename T1, typename T2 > 6 3Kec  
  struct result_2 ^:LF  
  { R4p bi=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Eq'YtqU  
} ; O:pQf/Xn  
} ; nvgo6*  
cb|`)"<HN  
&UQKZ.  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Pbd#Fu;  
CM8WI~  
template < typename Func, typename aPicker > i8u9~F   
class binder_1 G8 f7N; D  
  { rTW1'@E  
Func fn; [ZDJs`h!`  
aPicker pk; I3s'44  
public : i1C]bUXA  
'^lrGO6 z7  
template < typename T > d<fS52~l  
  struct result_1 hW _NARA  
  { +1F@vag7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; li,kW`j+t  
} ; oa1&9  
l&U3jeW-o  
template < typename T1, typename T2 > eHd{'J<  
  struct result_2 [uZU p*.V  
  { />.&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7u o4F= %  
} ; mpK|I|-   
t[)z/[ m  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} x8tRa0-q  
)<IbQH|_  
template < typename T > (#\3XBG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rx|/]NE;  
  { JnV$)EYi  
  return fn(pk(t)); - stSl*  
} ur9-F^$  
template < typename T1, typename T2 > lr,hF1r&Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {%b>/r  
  { umI#P,%[  
  return fn(pk(t1, t2)); u\s mQhQGE  
} [sACPn$f  
} ; {l\v J#r:  
kd!f/'E!  
i|.!*/qF  
一目了然不是么? ^ chlAQz(  
最后实现bind B>YrDJUN  
9Ni$nZN  
Ho\K %#u  
template < typename Func, typename aPicker > e[>(L%QV+  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 3)__b:7J  
  { 3l5q?"$  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 2Xe2 %{  
} d=N5cCqq  
u&2uQ-T0  
2个以上参数的bind可以同理实现。 in(n[K  
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。 ?8YHz  
zSDiJ$Xk  
十一. phoenix >d#B149  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ;( VJZ_  
M /Bn^A8@  
for_each(v.begin(), v.end(), pd>EUdbrp&  
( !i#;P9K  
do_ V@e0VV3yx%  
[ /rKrnxw  
  cout << _1 <<   " , " #^xiv/ sV  
] ~wh8)rm  
.while_( -- _1), ~)sb\o  
cout << var( " \n " ) WoesE:NiR  
) W53i5u(  
); 0y2iS' t  
|p.mA-81  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: YC*S;q  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor q^O{LGN  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 %+>I1G  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 9~Q.[ A  
k3^S^Bv\  
7QQ1oPV  
template < typename Cond, typename Actor > N@;6/[8  
class do_while CZ|Y o  
  { k NK)mE  
Cond cd; -`f JhQ|  
Actor act; T"dWrtO  
public : )]X_')K  
template < typename T > }w"laZ*  
  struct result_1 lZ/Yp~2S  
  { G)'cd D1  
  typedef int result_type; E83{4A4  
} ;  1=W>zC  
c_HYB/'  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} W#-M|  
F-UY~i8  
template < typename T > j Dy  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .VTHZvyn  
  { a8A8?:  
  do !oM 1  
    { }3M\&}=8  
  act(t); &d9";V"E  
  } *hFT,1WE=+  
  while (cd(t)); vF1] L]z:?  
  return   0 ; !mq+Oz~  
} 7 tit>dJ  
} ; HQv#\Xi1  
M6y:ze  
t6s#19g  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Y7!,s-v4W  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 a;([L8^7$l  
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。 @Je{;1   
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。 611:eLyy&l  
下面就是产生这个functor的类: bWjW_$8  
,#D &*  
d}ue/hdw  
template < typename Actor > ^om(6JL2  
class do_while_actor s.Yywy  
  { .i@e6JE~;  
Actor act; ECU:3KH>MF  
public : ? 0nbvV5v7  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} (Cqhk:F  
/':kJOk<[  
template < typename Cond >  A5Y z|  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; S :9zz  
} ; * J~N  
0u -'{6  
Jr 9\j3J{  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 6S<J'9sE  
最后,是那个do_ +<8r?d2  
e9N"{kDs6  
&YqgMC  
class do_while_invoker dM#\h*:=  
  { !XzRV?Ih;  
public : R9fM9  
template < typename Actor > /R 2:Js  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const u@[D*c1!H  
  { vKol@7%N  
  return do_while_actor < Actor > (act); a&wl-  
} BEifUgCh  
} do_; &kYg >X  
#RZW)Br  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? V\X.AGc  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 vYrqZie<  
最后来说说怎么处理break和continue mqw& SxU9  
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。 h-Ffs  
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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