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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda U C3?XoT\  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 5&\Q0SX(~  
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, %jim] ]<S[  
Fz~-m#Ts  
R"VmN2  
H5{d;L1[  
  class filler SX$v&L<  
  { ZWxq<& Cg  
public : rhsSV3iM  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Z@=#ry  
} ; CFkM}`v0  
:6./yj(  
d7qHUx'=z  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: N)WAzH  
xm6cn\e  
8$BZbj%?hx  
ZV$qv=X  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); /9QI^6& SX  
$ohIdpZLH2  
e>=P'  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 M9[Fx= qY  
|ffM6W1:  
-tlRe12  
KAT4C 4=,  
二. 战前分析 7kp$C?7K  
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。 ]=m '| 0}  
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 udMDE=1~L  
V \,Z (  
_t_X`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^Bf@ I  
  /* --------------------------------------------- */ VZ 5EV'D8!  
vector < int *> vp( 10 ); j ~:Dr   
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); m$Lq#R={Z  
/* --------------------------------------------- */ }1f@>'o  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); _ko16wfg  
/* --------------------------------------------- */ +'Ec)7m  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); }E+#*R3auB  
  /* --------------------------------------------- */ K1AI:$H  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); G>qzAgA  
/* --------------------------------------------- */ qCi6kEr  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); %(79;#2`  
2j+v\pjYC  
}Zu>?U  
xv4_q-r[  
看了之后,我们可以思考一些问题: lU`]yL  
1._1, _2是什么?  K!VIY|U  
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。 _=Ed>2M)no  
2._1 = 1是在做什么? NjIe2)}'  
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。 8%nb1CA  
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。 .^6"nnfA#  
2;VggPpT  
W2e~!:w  
三. 动工 SQ9s  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: t9685s  
tIR"y:U+  
( 6|S42  
XbsEO>_Z'A  
template < typename T > -K9bC3H  
class assignment p,.+i[V  
  { ^p ?O1qTg  
T value; *4"s,1?@BG  
public : M^JRHpTn  
assignment( const T & v) : value(v) {} d h#4/Wa,  
template < typename T2 > rLw3\>y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } n7>CK?25  
} ; 6r4o47_t8#  
S-&[Tp+N  
U?P5 cN  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 W 0%FZ0 l  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment rnz9TmN:*1  
- |n\  
|r[yMI|VR  
|!NKKvf  
  class holder L s6P<"V  
  { k7yQEU  
public : 1bs 8fUPB3  
template < typename T > Rd7Xs  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Bt[OGa(q  
  { &(UVS0=Dp,  
  return assignment < T > (t); {h5 S=b  
} u4*7 n-(  
} ; l3dGe'  
bU9B2'%E  
;gfY_MXnF  
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: JDrh-6Zgj  
#-?pY"N,  
  static holder _1; )xYv$6=  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 a<9cj@h  
WD c2Qt  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *&]x-p1m  
而不用手动写一个函数对象。 b37P[Q3  
(,<&H;,8  
{-;lcOD  
*$mDu,'8  
四. 问题分析 oace!si  
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。 lX$6U| !  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 3#o!K  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 s\A"B#9r  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 F[uy'~;@  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 |y=;#A  
HO%atE$>  
五. 问题1:一致性 bkk1_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?| R L&z\S  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 <+ 0cQq=2  
\W$bOp  
struct holder ENW>bS8 e`  
  { =@$G3DM  
  // EooQLZ  
  template < typename T > 6yEYX'_  
T &   operator ()( const T & r) const (%*CfR:>  
  { tr3Rn :0]  
  return (T & )r; 6) {jHnk)  
} AW3\>WC  
} ; h&d%#6mB  
<>\s#Jf/  
这样的话assignment也必须相应改动: a-w=LpVM  
Ba==Ri8$  
template < typename Left, typename Right >  Gh;Ju[6  
class assignment `|@#~  
  { A;VjMfoB  
Left l; <8#Q5   
Right r; IH|PdVNtg  
public : Zo`Ku+RL2'  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} VbR /k,Co  
template < typename T2 > AY{#!RtV  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Fr/3Qp@S  
} ; ? ->:,I=<~  
Vp{e1xpY  
同时,holder的operator=也需要改动:  Khd"  
"J:~Aa%_  
template < typename T > xE%1C6~C<  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const q2v:lSFY  
  { 0\3mS{s  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); nk.m G ny  
} Z^?1MJ:`  
U(#)[S,  
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。 eHr|U$Rpo  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 pm$ZKM  
pE.f}  
return l(rhs) = r; tj:3R$a  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ANB@cK_  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: \\;i  
242dT/j  
template < typename Tp > z~tCag8I(k  
class constant_t rUZRYF4C  
  { Pp-\#WJ  
  const Tp t; ie4keVlXc  
public : f4.k%|]  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} lR] z8 &  
template < typename T > (bEX"U-  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 1n}q6oa=  
  { c32IO&W4  
  return t; &6!~Q,;K-  
}  z.fh4p  
} ; |X&.+RI  
hT:+x3  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 @j +8M  
下面就可以修改holder的operator=了 7w}D2|+  
=@%;6`AVcp  
template < typename T > B&^WRM;7t  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const e1Kxqw7  
  { 56 6vjE  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); w`Q"mx*  
} 0Y rdu,c  
RiHOX&-7  
同时也要修改assignment的operator() 4dy2m!  
a^yBtb~,P  
template < typename T2 > lZT9 SDtS  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } h{zE;!+)D  
现在代码看起来就很一致了。 @\-i3EhR  
J6x#c`Y  
六. 问题2:链式操作 (!F Uu  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 f tBbO8e  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ]3.Un,F  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Cj~45)r  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 |$[WnYP  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Q `$Q(/  
I5RV:e5b  
template < typename T > 9o-fI@9  
struct result_1 !N5+.E0j  
  { R Wa4O#  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; u{%gB&nC  
} ; Fv!zS.)`  
rBBA`Ut@F  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:  y!6+jrI  
HN'r ZAZ(  
template < typename T > =)Z!qjf1U  
struct   ref +uR|0Jo8X  
  { p^^Ai  
typedef T & reference; B<.XowT'  
} ; X8!=Xjl)  
template < typename T > @NBWNgBv  
struct   ref < T &> *2MM   
  { C+ {du^c$  
typedef T & reference; GKPC9;{W  
} ; RB]K?  
]W,K}~!   
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: >z0~!!YZ  
/<Nb/#8  
template < typename T > m5K B#\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ~50b$];y  
  { V>#iR>w_4,  
  return l(t) = r(t); NwQexYm1_  
} d~L`*"/)[  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 1_JxDT,=>  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 wg6![Uh  
Lo, z7"8  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 hK=\O)  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: gI^);J rTE  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 jYwv+EXg  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 1VW;[ ocQ  
最后的布局是: AF{k^^|H  
                Add K`.wj8zGY  
              /   \ 1](5wK-Z  
            Divide   5 6 bL+q`3>  
            /   \ 7?6?`no~JJ  
          _1     3 )k5lA=(Yr+  
似乎一切都解决了?不。 /a7tg+:  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ,e"A9ik#  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 .y7&!a35  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: w, 0tY=h6  
)"7hyW5  
template < typename Right > Ph&AP*Fq  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 3[Pa~]yS  
Right & rt) const YxMOr\B  
  { ]a% *$TF  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?DVO\ Cp  
} f_1#>]  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 L2ePWctq}  
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。 !Ju?REH   
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。 yHW=,V.  
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。 I\R5Cb<p  
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。 zUn> )#ZC  
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? eqbxf#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: l ' ]d&  
yI9~LTlA3  
template < class Action > 7Dy\-9:v  
class picker : public Action 5qco4@8  
  { |(Zv g}c_  
public : '< OB  j  
picker( const Action & act) : Action(act) {} H~-zq} 4  
  // all the operator overloaded RVN"lDGA  
} ; %UJ!(_  
m{={a5GD  
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。 ^RkHdA  
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: Kq/W-VyGh  
9GS<d.#Nvc  
template < typename Right > bAeN>~WvY  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const SsjO1F  
  { ?uUK9*N  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +3e(psdg  
} ]B>Y  +  
[KkLpZG  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > jIMaP T  
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。 {! RW*B  
s-r$%9o5  
template < typename T >   struct picker_maker c L*D_)?8  
  { p7(xk6W  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Ty%4#9``0  
} ; (]0$^!YK  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > R!xs;|]  
  { ]?,47,[<  
typedef picker < T > result; L@?Dmn'v  
} ; HZ=Dd4!  
8?W!U*0aS  
下面总的结构就有了: 87EI<\mP  
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。 );$Uf!v4  
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。 '{kNXCnZ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ]+[ NX)=  
至此链式操作完美实现。 P ]2M  
"ffwh  
E66e4?"  
七. 问题3 P,!W\N%3  
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。 ?/"@WP9  
+S M $#  
template < typename T1, typename T2 > P*/px4;6  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ro37H2^Ty  
  { xkl'Y*  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); \Ja%u"D A  
}  ;9c3IK@  
ld94ek  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 7"=  
,oDZ:";  
template < typename T1, typename T2 > g'Ft5fQ"o/  
struct result_2 }Evyfc#D  
  { fl~k')s  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; V~5vVY_HG&  
} ; #e&j]Q$Eh  
/woa[7Xe  
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? +IVVsVp  
这个差事就留给了holder自己。 Kv+E"2d  
    g=pz&cz;>\  
tjOfekU  
template < int Order > 8x'rNb  
class holder; df#DKV:  
template <> pw:<a2.  
class holder < 1 >  yyk[oH-Q  
  { :RHNV  
public : PiI ):B>  
template < typename T > }K;@$B6,@  
  struct result_1 [?W3XUJ,Y  
  { L3nHvKA]  
  typedef T & result; Opmb   
} ; xpFu$2T6P.  
template < typename T1, typename T2 > e}/c`7M  
  struct result_2 UuT>qWxQ8  
  { Dc oTa-~  
  typedef T1 & result; 3Q[]lFJ}F  
} ; M O* m@  
template < typename T > s;}';#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Mim 9C]h(  
  { e@p` -;<  
  return (T & )r; mMrvr9%  
}  'm}~  
template < typename T1, typename T2 > xm~ff+(&@S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const jb)z[!FbM  
  { P>L-,R(7e  
  return (T1 & )r1; OdRXNk:k-j  
} 9|jIrS%/~  
} ; _w+sx5  
rf;R"Uc  
template <> VjYfnvE  
class holder < 2 > 4,FkA_k  
  { RNoS7[&  
public : ]S,I}NP  
template < typename T > *v:+A E  
  struct result_1 }?*:uf  
  { L7n->8Qk  
  typedef T & result; !i_5Xc H  
} ; lhQ*;dMj%"  
template < typename T1, typename T2 > aChY5R  
  struct result_2 lqqY5l6j  
  { ReKnvF~  
  typedef T2 & result; 8XX ,(k_b  
} ; K"Nq_Ddwd  
template < typename T > 5/:Zj,41{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const p`{<q -  
  { ?xK9  
  return (T & )r; 5[I> l  
} jSVb5P  
template < typename T1, typename T2 > .d8) *  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {+ [rJ_  
  { E'[pNU*"x-  
  return (T2 & )r2; f`WmRx]K  
} ^ 9;s nr  
} ; U <4<8'  
M/d!&Bk  
9]NsWd^^  
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> >。 .j7|;Ag  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: LfOGq%&  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: x"AYt:ewuc  
 +tfmBZl^  
return l(i, j) = r(i, j); b)@D*plS&  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) #: ' P3)&  
%PlPXoG=  
  return ( int & )i; .h~)|" uzW  
  return ( int & )j; ~ D3'-,n[  
最后执行i = j; ]3 0 7 .  
可见,参数被正确的选择了。 ?/#HTg)!B  
9IMRWtZWT  
EW2e k^  
e;rs!I !Yw  
*XtZ;os]  
八. 中期总结 IA8kq =W  
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: )4GfT  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 E6)FYz7x  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 3w{ i5gGn  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Y;&Cmi  
Ks7s2vK^  
vGm;en   
+/Y )s5@<  
zb9d{e   
4 D\_[(P  
九. 简化 n=rPFp RLF  
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。 *%Gy-5hM  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 fM S-  
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: 0pkU1t~9  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Mv4JF(,S  
  +-*/&|^等 Qt>yRt  
2. 返回引用。 f_raICO{R  
  =,各种复合赋值等 dqF--)Nb  
3. 返回固定类型。 1f[!=p  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 8{?Oi'-|0  
4. 原样返回。 D*D83z OzN  
  operator, Ih,~h[  
5. 返回解引用的类型。 kP8Ypw&  
  operator*(单目) /#>?wy<s ~  
6. 返回地址。 7qL]_u[^  
  operator&(单目) : ] Y=  
7. 下表访问返回类型。 lZn <v'y  
  operator[] qY14LdC}~  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 {R1jysG tD  
  operator<<和operator>> Z8'uZ#=Yw  
m"U\;Mw?  
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。 S'3l<sY  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: |:H[Y"$1;  
|_O; U=2  
template < typename Left > i"w$D{N  
struct value_return a |z{B b  
  { $: Qi9N   
template < typename T > d54>nycU~N  
  struct result_1 .P,\69g~A  
  { Atfon&^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; GVEjB;  
} ; I[[rVts  
"me J n/  
template < typename T1, typename T2 > GueqpEd2  
  struct result_2 I"@5=m5  
  { IK %j+UB  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; H%faRUonz  
} ; uv_*E`pN~  
} ; ~f%gW  
^lf;Lc  
/5yW vra  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait N{Is2Ia  
5,?9#n\E,  
下面我们来剥离functor中的operator() kv (N/G  
首先operator里面的代码全是下面的形式: /1MO]u\  
-u{k  
return l(t) op r(t) Q'Q+mt8u5  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) [IV8  
return op l(t) Ns1u0$fg  
return op l(t1, t2) \f{C2d/6j  
return l(t) op W*U\79H  
return l(t1, t2) op 1YM04*H  
return l(t)[r(t)] X.T.^}=  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] YToRG7X#  
vZXyc *  
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: y@_4OkR@  
单目: return f(l(t), r(t)); YO-O-NEP  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); .}CP Z3y  
双目: return f(l(t)); IS'=%qhC`  
return f(l(t1, t2)); #;^.&2Lt  
下面就是f的实现,以operator/为例 PeE'#&w n  
sKHUf1   
struct meta_divide Ko -<4wu  
  { yiI&>J))  
template < typename T1, typename T2 > qvYw[D#.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) !T @|9PCp  
  { :5CwRg  
  return t1 / t2; M>T#MDK\(  
} Gm>8= =c  
} ; Bxm^Arc>  
elP`5BuN  
这个工作可以让宏来做: y4shW|>5_  
%AW  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ #j;&g1  
template < typename T1, typename T2 > \ |0-5-.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; O[`n{Vl/  
以后可以直接用 y f+/Kj< a  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ]Fj z+CGg  
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 9"<)DS  
(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。。。) <'B`b  
U'lrdc"Q  
tk, H vE  
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 0Y"==g+ >f  
pK$^@~DE  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > teM&[U  
class unary_op : public Rettype 0BVMLRB  
  { 5IMh$!/uc  
    Left l; !_V*VD  
public : +o_`k!  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} !-\*rdE {9  
Re.fS6y$>  
template < typename T > ulVHsWg  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n}?kQOg0/  
      { Ui1K66{  
      return FuncType::execute(l(t)); -{P)\5.L  
    } TWxMexiW  
,P9B8oIq  
    template < typename T1, typename T2 > !})+WSs'"s  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GH:Au  
      { dd$\Q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); [ ra [~  
    } :l*wf/&z  
} ; 9 -TFyZYU  
J.O;c5wL  
fh,Y#.V`  
同样还可以申明一个binary_op 5Z;Py"%  
R$w=+%F  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "pHQ  
class binary_op : public Rettype rtUd L,Hx  
  { t$UFR7XE  
    Left l; QR^pu.k@  
Right r; y8,es$  
public : kuUH 2:L  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} VY![VnHsB  
[!aHP ?-  
template < typename T > e=_*\`/CN  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z2,rnm)Q  
      { s'5 jvlG  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 8I~H1  
    } Mb/R+:C`  
(D~mmffY1  
    template < typename T1, typename T2 > rfCoi>{<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !0zM@p  
      { @zPWu}&m  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Y4b"(ZhM_  
    } sQt@B#;  
} ; 2f~s$I&l#  
8@Y@5)Oc  
9N u;0  
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 $v>- @  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 @c.QrKSaD  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) UB(8N7_/  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 r4_ c~\jH  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ~%GUc ~  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 5a_K|(~3I  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 _39b8s {  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 1M<'^(t3d  
下面是修改过的unary_op B|!YGf L  
9$Hgh7'hvs  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > h3JIiwv0!  
class unary_op 0eb`9yM  
  { >0~y "~M  
Left l; tb_}w@:kU  
  6%:'2;xM  
public : %=NqxF>>  
u/hD9g~H7K  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} AoTL )',  
O-:~6A  
template < typename T > /S|Pq!4<  
  struct result_1 i@d!g"tot  
  { zJ@f {RWZa  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; )b5MP1H  
} ; a0.)zgWr  
r)*KgGsk  
template < typename T1, typename T2 > 9fe~Q%x=u  
  struct result_2 2"%d!"  
  { B\N,%vsx#U  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \7Zk[)!FL  
} ; znu?x|mV  
mEE/Olh W  
template < typename T1, typename T2 > y+X%qTB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const AMtFOXx%I  
  { 33 N5>}  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); TNiF l hq  
} F1 MPo;e  
,!Ah+x  
template < typename T > ?K}/b[[0v  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f$/Daq <M  
  { hX[hR  
  return OpClass::execute(lt(t)); b/2t@VlL  
} _D z4 }:9  
q?\3m3GM  
} ; y'Wz*}8pr  
!&! sn"yD  
(8{h I  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug o'Po<I  
好啦,现在才真正完美了。 = "Dmfy7  
现在在picker里面就可以这么添加了: n {^D_S  
;2& (]1X  
template < typename Right > o2Z# 5-  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const  E#ti  
  { m-ZVlj  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); fq\E$'o$  
} $g#%  
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。 Soq 'B?>  
{t9'8R3  
@'~v~3 $S  
@XB/9!  
c 8E&  
十. bind vE&  
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。 ?1?m4i  
先来分析一下一段例子 T4w`I;&v  
LD#]"k  
{fk'g(E8([  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ].` i`.T  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 .}]5y4UQ.  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 iv3NmkP1  
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。 p6I@o7f  
我们来写个简单的。 [ tm J6^s  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Jfo#IRC  
对于函数对象类的版本: *`mwm:4  
R%54!f0 %  
template < typename Func > 2sWM(SN  
struct functor_trait 7pr@aA"vgj  
  { * 496"kU  
typedef typename Func::result_type result_type; $40tAes9  
} ; kg9ZSkJr  
对于无参数函数的版本: |P~TZ  
XCQ =`3f  
template < typename Ret > LLV:E{`p  
struct functor_trait < Ret ( * )() > <C]s\ "o-`  
  { :8\z 0  
typedef Ret result_type; 6fQQKM@a|  
} ; vvdC.4O  
对于单参数函数的版本: W aks*^|  
:'a |cjq  
template < typename Ret, typename V1 > >L5[dkg%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > mWCY%o@  
  { Q+Jzab  
typedef Ret result_type; |Y2u=B  
} ; +>37 'PD  
对于双参数函数的版本: $Jx] FZDQ  
YV 2T$#7u  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > JtvAi\52$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > dsrzXmE0  
  { BTGPP@p4  
typedef Ret result_type; M0 =K#/  
} ; 7$}lkL  
等等。。。 `3\5&Bf  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy s#64NG  
beN0 ?G  
template < typename Func > H8rDG/>^  
struct func_return 8T7[/"hi\  
  { dk-Y!RfNx  
template < typename T > &F)P3=  
  struct result_1 WXaLKiA*(  
  { M)( 5S1ndq  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {N/(lB8  
} ; [y64%|m  
d#Ql>PrY  
template < typename T1, typename T2 > l>H#\MR  
  struct result_2 Z[Uz~W6M]  
  { 0ir]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^JJ*pT:  
} ; >o%.`)Ar  
} ; c$bb0J%  
45q-x_  
fPa FL}&  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ~Wf&$p<|  
\:%e 6M  
template < typename Func, typename aPicker > " :@5|4qK  
class binder_1 @=isN'>]O  
  { |^8l8u  
Func fn; #4DEb<D  
aPicker pk; }e&   
public : o-yZ$+V  
#-Ehg4W  
template < typename T > +t,JCY6  
  struct result_1 %9uLxC;  
  { ENr\+{{%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; -Wb/3 X  
} ; fu"#C}{  
q% 2cx@c  
template < typename T1, typename T2 > Pur~Rz\ \  
  struct result_2 OZB(4{vnyC  
  { )zf&`T  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; h/mmV:v  
} ; pa`"f&JO  
_.KKh62CN  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Uf 1i "VY  
Xg_M{t  
template < typename T > f{t5r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =hjff/ X  
  { )C|[j@MD  
  return fn(pk(t)); 3#!}W#xv  
} Akb#1Ww4  
template < typename T1, typename T2 > #kR8v[Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8rx?mX,}  
  { 6X$]d^)h{  
  return fn(pk(t1, t2)); Oc}4`?oy<O  
} h2QoBGL5  
} ; @6~r7/WD  
WA \ P`'lg  
`07xW*K(\Y  
一目了然不是么? h;u8{t"  
最后实现bind |$f.Qs~?  
9o@5:.b<j  
/xUTm=w7u  
template < typename Func, typename aPicker > XJ^dX]4  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) D C{l.a.  
  { b MZ-{<+i  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ]4^9Tw6 _b  
} ds}:t.3}6  
]+u`E  
2个以上参数的bind可以同理实现。 lZCTthr\  
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。 2_'{f1bVxz  
^_0zO$z,  
十一. phoenix *UJ.cQ}  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: (&H-v'a}3  
0hVw=KDO9:  
for_each(v.begin(), v.end(), Zi<Y?Vm/,O  
( P-[6'mw`  
do_ "j#;MOK  
[ j *B,b4  
  cout << _1 <<   " , " gY9HEfB  
] &FHzd/  
.while_( -- _1), FZf{kWH  
cout << var( " \n " ) /@h)IuW  
) `@!4#3H  
); 5 Sm9m*/  
GTgG0Ifeh  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 8vpB(VxV+  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ~\B1\ G  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 DyhW_PH2J  
那么我们就照着这个思路来实现吧: us%dw&   
4HG;v|Cp  
XRA RgWj  
template < typename Cond, typename Actor > -9W)|toWb"  
class do_while O~D>F*_^j  
  { YGFE(t;lPU  
Cond cd; 2NMS '"8  
Actor act; >|Yr14?7  
public : y:,Ro@H%  
template < typename T > oM ey^]!  
  struct result_1 v o<'7,  
  { ;:nx6wi  
  typedef int result_type; O1]L4V1iH  
} ; 1X. E:  
/&1FgSARK  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} k;BXt:jDq  
Z'=:Bo{  
template < typename T > PggjuPPh  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [[ {L#  
  { Lmh4ezrdH  
  do O\0]o!  
    { &q8oalh  
  act(t); mcO/V-\5'  
  } d rRi<7 i  
  while (cd(t)); W@S>#3,  
  return   0 ; nD#QC=}  
} W5a7HkM  
} ; '$nm~z,V  
&}}UdJ`  
fib#)KE  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). d!>.$|b  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 vNo(`~]c  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 T'C^,,if  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 TQ hu$z<  
下面就是产生这个functor的类: P)D2PVD  
jgpSFb<9F  
5 1&||.  
template < typename Actor > 1V/?p<A  
class do_while_actor Z@sDxYt9  
  { X"hdCY%  
Actor act; =emcs%  
public : ' 5tk0A  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} q)N]*~  
~| CWy  
template < typename Cond > LeP;HP|  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; =Pj+^+UM  
} ; |-+IF,j  
9pF@#A9p  
OQ*BPmS-   
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 z.d1>w  
最后,是那个do_ `_;sT8  
WZh%iuI{C  
L<dJWxf?D  
class do_while_invoker >G#SfE$0  
  { WlJ=X$  
public : r~2>_LK  
template < typename Actor > 'aV/\a:*  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const o*5iHa(Qm  
  { yq7gBkS  
  return do_while_actor < Actor > (act); ~(v7:?  
} c2E*A+V#u  
} do_; B:X,vE  
=5l20 Um  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? _EEOBaZ  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 IJ[r!&PY  
最后来说说怎么处理break和continue cVb&Jzd  
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。 b aO ^Z  
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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