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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Zp^)_ 0  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Z4=_k{*  
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, N'I?fWN!;R  
P Q6T| >  
 3&O% &  
"sdcP8])d  
  class filler m2jwqx{G  
  { "$# $f  
public : :O5Tr03z  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 3O#~dFnp  
} ; \a\^(`3a[  
owP6dtd)  
o]dK^[/*  
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: EPQ&?[6  
M4R%Gr,La  
PY[S z=[  
e|S+G6 :O2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); B 9%yd*SJ  
Pw0{.W~r  
`' dX/d  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 @\#'oIc|  
B .{8/.4  
H Jnv'^yn  
' 2;Ny23  
二. 战前分析 hz&^_ G6`  
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。 Y+|L 3'H  
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 r!"CH5dT  
.;]YJy  
9OE_?R0c!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 40`9t Xn  
  /* --------------------------------------------- */ l=Vowx.$2f  
vector < int *> vp( 10 ); nC-c8y  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); MBnK&GS  
/* --------------------------------------------- */ pE9aT5 L  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Lr!L}y9T+  
/* --------------------------------------------- */ s?4%<jz  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); de3yP,  
  /* --------------------------------------------- */ l|4xKBCV]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); H[>klzh6 !  
/* --------------------------------------------- */ %#[r_QQ^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); s^{{@O.  
3Yn:fsy  
V2WUM+`uT  
-MVNXAKnZ  
看了之后,我们可以思考一些问题: ^(E"3 c  
1._1, _2是什么? 'XC&BWJ  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 3C E 39W  
2._1 = 1是在做什么? F] dmc,Q  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 UXcH";*9b  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Gnuo-8lb  
u* #-7   
GQEI f$  
三. 动工 oyi7YRvwd  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: e<ism?WG  
*y":@T  
%[+a[/  
4GmSG,]  
template < typename T > wN/*|?`Z  
class assignment G}Qk!r  
  { vV$hGS(f~  
T value; p*(U*8Q  
public : nN(D7wk  
assignment( const T & v) : value(v) {} 6!gtve_  
template < typename T2 > N|j;=y!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } x"zjN'|  
} ; Z7m GC`>  
^Yg|P&e(;  
/)eNx  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 WF3DGqs_]  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment SNopAACf1  
ZC9.R$}Kl  
Ty e$na&$}  
&deZ  
  class holder U{U:8==  
  { 4EaS g#  
public : .O@q5G  
template < typename T > !#_h2a  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const o|p;6  
  { ,YAPCj  
  return assignment < T > (t); d~P<M3#>  
} i_jax)m%  
} ; i+qLc6|S=2  
GDNh?R  
R9|2&pfm(M  
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: 3_R   
c:`` Y:  
  static holder _1; B~ 'VDOG$Z  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ;?O883@r8  
xqi*N13  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); b}}1TnS)  
而不用手动写一个函数对象。 ^R8U-V8:  
JYVxdvq1  
{{4p{  
ib""Fv7{  
四. 问题分析 q|Pt>4c5?  
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。 a@V/sh  
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。 f2SU5e2  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 %FR^[H]  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 qD=m{O8%_  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 'o#J>a~!9L  
AD!<%h:  
五. 问题1:一致性 3_j C sX  
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?| U`8^N.Snrp  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 G2[IO $  
6iV"Tl{z-  
struct holder 9wYtOQ{g  
  { ]L%R[Z!3  
  // w$U/;C  
  template < typename T > SceCucT  
T &   operator ()( const T & r) const 6yl;o_6:  
  { )68fm\t(  
  return (T & )r; ou,=MpXx*  
} 6Qzu-  
} ; #pm-nU%|_j  
+~i+k~{`H  
这样的话assignment也必须相应改动: 0:B^  
mrLx]og,  
template < typename Left, typename Right > y T1Qep  
class assignment /i~^LITH  
  { EV?47\ ~  
Left l; d;NFkA(df  
Right r; M~{P',l*  
public : ah!O&ECh  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]zwqGA  
template < typename T2 > #()cG  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } w;SH>Ax:  
} ; |q.:hWYFpM  
rJc)< OZjT  
同时,holder的operator=也需要改动: G=bP<XF  
8HRPJSO~g  
template < typename T > !$KhL.4P  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Mn }Z9S[  
  { ("J V:u.L+  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); uZiY<(X  
} gt t$O  
w#G=Z_Tt  
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。 j~L1~@  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 %[\Ft  
x 1xj\O  
return l(rhs) = r; $qUta< o2@  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 \gI:`>- x  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: &6^W% r  
:2UC{_  
template < typename Tp > b-(UsY:  
class constant_t &fd4IO/O  
  { FskJyB[  
  const Tp t; ng&EGM  
public : 8$<AxNR  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} J"2ODB5"  
template < typename T > FG5c:Ep  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const HT,kx  
  { WO(&<(?  
  return t; C"Y]W-Mgg  
} xjhAAM  
} ; Zqs-I8y  
a6k(O8Ank3  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 2bn@:71`  
下面就可以修改holder的operator=了 ">vYEkZ3  
k@";i4}A  
template < typename T > Rn~Xu)@e  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ME10dr  
  { _hyxKrm' 6  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); aEqI51I  
} h^_taAdS`  
k]/6/s\  
同时也要修改assignment的operator() SX=0f^  
t-4 R7`A<  
template < typename T2 > JJHvj=9'o  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } %Rsf6rJ  
现在代码看起来就很一致了。 cJWfLD>2_!  
=E~5&W7  
六. 问题2:链式操作 V&+$V q  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 eeJt4DV8v  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Mm7n?kb6  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 %1?V6&  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 kdMS"iN8x  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct |o=\9:wV  
v4>"p!_C  
template < typename T > x^O2Lj,w\  
struct result_1 +l?ro[#6&.  
  { HFx"fT  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; eW*ae;-  
} ; >eTgP._  
@oc%4~zl  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ]vkHU6d  
.f<VmUca  
template < typename T > HJ1\FO9\  
struct   ref +$QL0|RL  
  { =U7D}n hS-  
typedef T & reference; 9H%xZ(`vN  
} ; Y$$?8xr ~  
template < typename T > hUhp2ibEs  
struct   ref < T &> (:Hbtr I  
  { O9=H [b  
typedef T & reference; p,u<g JUL  
} ; KIBZQ.uG  
pL/.JzB  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: PM<LR?PLc  
U4L=3T+:[  
template < typename T > V1#aDfiW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ecZOX$'5  
  { g#%FY1xp  
  return l(t) = r(t); E,"btBg  
} MVv^KezD  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 M@X#[w:  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 |21hY  
RowiSW  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 2T%f~yQ^  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ^?]H$e  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 LP-Q'vb<=  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 TIh zMW\/K  
最后的布局是: _%Ld E z  
                Add J9=0?^v-:B  
              /   \ :aqskeT  
            Divide   5 EM w(%}8w  
            /   \ Ahbu >LPk  
          _1     3 X|1YGZJ  
似乎一切都解决了?不。 !K~$ -jlT  
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。 @d^h/w  
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。 gI5nWEM0{  
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: Q!e0Vb  
49fq6ZhO  
template < typename Right > |< FCt-U  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const "jc)N46  
Right & rt) const FY S83uq0  
  { Bg0cC  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6SO7iFS  
} 6%INNIyAWa  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 }Q^a.`h  
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。 *>$)#?t  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 &p4<@k\L  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 KL"L65g&  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 G5f57F  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? _:p_#3s$  
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"jnrNs3  
s'Q^1oQM2h  
template < class Action > l'%R^  
class picker : public Action z ;Nk& <?  
  { R./6Q1  
public : K/+C6Y?  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 10IPq#Jj  
  // all the operator overloaded c+/C7C o  
} ; Iw7r}G  
I8;[DP9  
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。 i O|,,;_  
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: rg/vxTl  
azc:C  
template < typename Right > emPm^M5/K  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 7O^ S.(  
  { Bic { H  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8vW`E_n  
} 0%NI- Zyo  
(+ anTA=  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > :Rj,'uH+h)  
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。 {leG~[d  
&)jZ|Q~  
template < typename T >   struct picker_maker .{Oq)^!ot  
  { 4H)" d  
typedef picker < constant_t < T >   > result; r['C.S6  
} ; 6|cl`}g_j  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > DJ0T5VE W3  
  { \%Q rN+WQ  
typedef picker < T > result; lB~'7r`  
} ; :]Qx T8B  
oa !P]r  
下面总的结构就有了: G@!9)v]9  
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。 1^^D :tt  
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。 S Tk#hhx  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 >D62l*VC)  
至此链式操作完美实现。 1tz .e\  
f.^w/ GJO/  
ScoHtX3  
七. 问题3 tgA |Vwwk  
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。 Pp hQa!F$  
gjLgeyyWC  
template < typename T1, typename T2 > ]X|G+[Ujv  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "]Td^Nxi  
  { H H3  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); <j3HT"^[D  
} +qf{ '|H  
*S_Iza #&x  
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: y<d#sv(s  
Asu"#sd  
template < typename T1, typename T2 > J3+8s [oJ>  
struct result_2 ~"Ki2'j)^]  
  { Fsj[JE  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; dwMwd@*j  
} ; x's-UO"^  
0|;=mYa4M  
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? rNyK*Wjt  
这个差事就留给了holder自己。 MV \zwH  
     U~t(YT  
cpnwx1q@  
template < int Order > ,m]q+7E  
class holder; X-F HJ4  
template <> #?6RoFgMe  
class holder < 1 > ]!:Y]VYN)\  
  { Ntiz-qW  
public : x)L@x Q  
template < typename T > g>zL{[e!  
  struct result_1 >K%x44|  
  { =T$- #bA)  
  typedef T & result; J[wXG6M  
} ; 1_lL?S3,a@  
template < typename T1, typename T2 > -1JHhRr]  
  struct result_2 u`|fmVI  
  { \]%U?`A  
  typedef T1 & result; B4aZ3.&W  
} ; 3/FB>w gt  
template < typename T > 3: Uik  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const O_^h 7   
  { #KW:OFT  
  return (T & )r;  ?~IZ{!  
} 3IFU{0a`  
template < typename T1, typename T2 > UI;{3Bn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Lai"D[N  
  { Hp!F?J7sx  
  return (T1 & )r1; P7-3Vf_L  
} IhLfuyFWu  
} ; 0aWb s$FyU  
Q,`kfxA`O  
template <> 2_X0Og8s[  
class holder < 2 > CI{x/ e^(  
  { GNOC5 E$I  
public : O]lfs >>x  
template < typename T >  <@u6*]  
  struct result_1 >k|[U[@  
  { Dy!fwYPA/{  
  typedef T & result; p;Kr664  
} ; >B7OTGw  
template < typename T1, typename T2 > PK" C+o;:  
  struct result_2 'zK*?= ^jk  
  { i;Y^}2   
  typedef T2 & result; 7i.aZ2a%  
} ; sSUd;BYf  
template < typename T > aDuanGC/V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const B!@0(A  
  { pdSyx>rJ  
  return (T & )r; *gVv74;;  
} ez{&Y>n  
template < typename T1, typename T2 > 6bba}P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const LKcrr;  
  { @HI5; z  
  return (T2 & )r2; }R$%MU5::  
} v<1;1m  
} ; NO ^(D+9  
QUf_fe!,|  
gp=0;#4 4  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 'Iu(lpF&  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: *OiHrI9y  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 0 i"OG( ,  
Xl;N= fc  
return l(i, j) = r(i, j); UB}mI0/w  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) u:ISwAp  
hM}2++V  
  return ( int & )i; Kl?1)u3^4  
  return ( int & )j; {NR~>=~K-  
最后执行i = j; 7~'@m(9e  
可见,参数被正确的选择了。 G<'S  
-eTGRr  
d yd_dK/  
7(H/|2;-d8  
zYgLGwi{  
八. 中期总结 zeX?]@]Y  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: GCHssw~P'v  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 .+yJ'*i$d  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 <FE O6YP  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 71_N9ub@z  
EX_& wep@1  
Rs wR DLl  
<vs.Ucxx  
F <(Y  
y+a&swd2(U  
九. 简化 U*cj'`eqC  
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。 _wBPn6gg`  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 6k2~j j1d  
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: iYnt:C  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 GfDA5v[  
  +-*/&|^等 \XC1/LZQ  
2. 返回引用。 c{~*\&  
  =,各种复合赋值等 *"@P2F&  
3. 返回固定类型。 I,D=ixK  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 'PZJ{8=  
4. 原样返回。 Gx m"HC  
  operator, `|R{^Sk1o  
5. 返回解引用的类型。 ~&kV  
  operator*(单目) TUG3#PSnm*  
6. 返回地址。 Mtu8zm  
  operator&(单目) x)*[>d2yd  
7. 下表访问返回类型。 0 !Yi.'+  
  operator[] Xma0k3;-  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ;I>`!|mT  
  operator<<和operator>> +xMDm_TGLA  
\ C Yu;  
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。 4"{q|~&=:$  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: JmkJ^-A 6  
d=[ .   
template < typename Left > gIeo7>u  
struct value_return [eImP V]  
  { \gdd  
template < typename T > VrpY BU  
  struct result_1 BtspnVB ez  
  { q6q= ,<T%S  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 7 UR)4dYA  
} ; @:}z\qBM  
q07>FW R  
template < typename T1, typename T2 > ;RXv%ML  
  struct result_2 ]Sh&8 #  
  { m9/a!|fBE  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; a.P^+h  
} ; N'4*L=Ut  
} ; SLW1]ZaG  
F)C8LH  
!*p lK6a  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait :H~r _>E  
!)GPI?{^5  
下面我们来剥离functor中的operator() \>+gZc]an  
首先operator里面的代码全是下面的形式: =Oy,SX  
.*ZNZ|g_  
return l(t) op r(t) #C|iW@  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) p?Y1^/   
return op l(t) 3'8~H]<W  
return op l(t1, t2) 1!~9%=%  
return l(t) op |nD`0Rbw  
return l(t1, t2) op IySlu^a  
return l(t)[r(t)] =uHTpHR  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Xr@0RFdr[  
x[]n\\a?  
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: M:ttzsd  
单目: return f(l(t), r(t)); sviGS&J9h  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9rhz#w  
双目: return f(l(t)); bp }~{]:b  
return f(l(t1, t2)); (q)W<GYP  
下面就是f的实现,以operator/为例 @ ~PL|Pp_  
xMe[/7)4  
struct meta_divide &4DWLI  
  { ~U`aH~R  
template < typename T1, typename T2 > gX[6WB"p  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) y<)x`&pcD  
  { f+rBIE  
  return t1 / t2; wEdXaOEB5  
} /gxwp:&lY  
} ; Zvc{o8^z  
\hg12],#:@  
这个工作可以让宏来做: x k#/J]j  
kc}e},k  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ VP[ J#TPU  
template < typename T1, typename T2 > \ 4]Krx m`8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; C@xh$(y  
以后可以直接用 86[T BX5'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) g1Aq;Ah/  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 `Do-!G+W  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) <MoWS9s!yb  
|',Gy\Sj  
3iDRt&y=.  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 WO|#`HM2  
a4c~ThbI  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > l/SbJrM*  
class unary_op : public Rettype Kpg]b"9.R  
  { |@Bl?Bs+  
    Left l; (%tKGeb  
public : t'^/}=c-  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {}  1D6iJ  
u\50,N9Wp{  
template < typename T > =YR/|9(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }yUZ(k#  
      { `w2hJP  
      return FuncType::execute(l(t)); fxjs"rD5  
    } %{axoGd  
WUKYwA/t  
    template < typename T1, typename T2 > ri6_u;Ch  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ENygD  
      { 66v6do7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); /mmC qP  
    } |[8&5[);  
} ; "Q ^Ck7  
'(;`t1V8k  
h60*=+vdJ  
同样还可以申明一个binary_op S_WYU&8  
Mc9%s$MT  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > c{z QX0  
class binary_op : public Rettype >a[)F  
  { q'[5h>Pa  
    Left l; 4&}LYSZl  
Right r; G;MmD?VJ g  
public : H{yeN 5   
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Yz4Q!tL  
>IsRd  
template < typename T > |.X?IJ`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1Jt5|'tl  
      { _dj_+<Y?  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); }!x\qpA  
    } `|[Q]+Mx  
u`3J2 ,.  
    template < typename T1, typename T2 > 4Z,MqG>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?(H/a-(:v}  
      { >k5nU^|B1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Ab/gY$l  
    } }/Pz1,/  
} ; eVS6#R]'m  
[?^,,.Dd  
V0XQG}  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 h#a,<B|  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 b|P[\9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) hvkLcpE  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 @h$cHZ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! %N04k8z  
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。。。 QOB>Tv E  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Hz `aj  
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) ^fa+3`>  
下面是修改过的unary_op 7E 6gXf.  
x=(Q$Hl5  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > /^SIJS@^`>  
class unary_op To.CY^M  
  { "k[-eFz/@M  
Left l; . _Bejh  
  E9i M-Lw  
public : 1YL6:5n  
8c3Qd  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} QX-%<@  
?#da4W  
template < typename T > {1Z8cV   
  struct result_1 Dyyf%'\M  
  { Wxx? iW ,  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; [@(M%  
} ; Bvb.N$G  
E<y0;l?H<  
template < typename T1, typename T2 > u_shC"X:  
  struct result_2 B&3oo   
  { G(" S6u  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; xEb+sE6Z  
} ; MOi.bHCQJP  
.SzP ig  
template < typename T1, typename T2 > ',$Uw|N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5[suwaJQ  
  { L|A}A[P  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); c6VfFt6p  
} V(u#8M  
*:L-/Q)i  
template < typename T > Q]?r&%Y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;6P #V`u  
  { =:A hg 9  
  return OpClass::execute(lt(t)); QQ;<L"VW  
} E{'{fo!#)  
%&w 8E[  
} ; [$:M/5y9  
Ws$<B b  
dNK Q&TC  
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 $R6iG\V5  
好啦,现在才真正完美了。 ++1<A& a  
现在在picker里面就可以这么添加了: vkUXMMuf+e  
?tx%K U\3  
template < typename Right > >U .  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Ad$CHx-  
  { rKxIOJ,T  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); lOB*M!8   
} RrB)u?  
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。 4j+FDc`  
%c:v70*h=  
5yBaxw`  
j=c=Pe"?u  
7m='-_w)?w  
十. bind r?Q`b2Q  
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。 +c'b=n9j  
先来分析一下一段例子 4u0\|e@a  
NEp )V'  
gJ;jh7e@  
int foo( int x, int y) { return x - y;} PY.4J4nn|  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 IY_u|7d  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ^K[WFiN}  
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。 k+qxx5{  
我们来写个简单的。 F9h'.{@d  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: J5Pi"U$FkY  
对于函数对象类的版本: &ed&2t`Y  
FVY$A =G  
template < typename Func > w(/#isC  
struct functor_trait CVxqNR*DN  
  { - QPM$  
typedef typename Func::result_type result_type; "$P|!k45(  
} ; gbf2ty  
对于无参数函数的版本: ,yPs4',d  
Z/ w}so  
template < typename Ret > CcDmZ  
struct functor_trait < Ret ( * )() > kD"BsL*6!  
  { Qk`ykTS!  
typedef Ret result_type; "^gV.  
} ; hv. 33l  
对于单参数函数的版本: $+'bRUo  
%PF:OB6[|  
template < typename Ret, typename V1 > @9$u!ny0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > %3SBs*?  
  { Lvco9 Ak  
typedef Ret result_type; o4Ny9s  
} ; HgVPyo  
对于双参数函数的版本: 4DLp +6zP  
ui>0?O*G  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > (g(.gN]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > A8|DB@ Bi  
  { 6>  L)  
typedef Ret result_type; r [NI#wW  
} ; Ku 'OM6D<  
等等。。。 I| V yv  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy nf%"7y{dd  
+F>9hA  
template < typename Func > ^jph"a C  
struct func_return ioJ~k[T  
  { {:@MBA 34  
template < typename T > @'5*u~M  
  struct result_1 p*LG Y+  
  { l(Y U9dp  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4k7 LM]  
} ; 2D'b7zPJ3  
/Ko{S_3< I  
template < typename T1, typename T2 >  H8lh.K  
  struct result_2 T{A 5,85  
  { 27"M]17)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @Yzdq\FI  
} ; GF^)](xY+  
} ; E`A6GX  
=P}BAJ  
*- S/{ .&  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 !k5I#w:  
DA9-F  
template < typename Func, typename aPicker > At t~N TL  
class binder_1 QXaE2}}P  
  { th :I31  
Func fn; n7A %y2  
aPicker pk; 'nx";[6(  
public : [c`u   
?=^~(x?S  
template < typename T > %@q/OVnM  
  struct result_1 31cC*  
  { %)t9b@c!}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; J 7/)XS  
} ; Q$`u=-h|  
\gU=B|W  
template < typename T1, typename T2 > s3Wjg  
  struct result_2 2SABu796j  
  { s:p6oEQ=J  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; kO)+%'L!8  
} ; W]TO%x{  
Id(wY$C&>  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} HNMVs]/e  
P&g.%8b~84  
template < typename T > n1E^8[~'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Qnr7Qnb  
  { R3dt-v  
  return fn(pk(t)); I\y=uC  
} . a@>1XO  
template < typename T1, typename T2 > E0lro+'lS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5H{dLZ],  
  { n[f<]4<  
  return fn(pk(t1, t2)); IncHY?ud<  
} }#bX{?f  
} ; H)5V \  
MJ% gF=$X  
{>]7xTpwZ  
一目了然不是么?  "d3qUk  
最后实现bind ;ND)h pD+  
6 @X j  
O_~vl m<#  
template < typename Func, typename aPicker > .29y3}[PO  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) tR{@NFUcu  
  { =7l'3z8  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); {E3329t|'  
} }i\U,mH0_&  
bdBFDg  
2个以上参数的bind可以同理实现。 z>&|:VGG  
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。 7O \sQ]i6  
m Bc2x8g)  
十一. phoenix dH[TnqJn  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: B098/`r  
%fzZpd]v=,  
for_each(v.begin(), v.end(), D,( "3zx  
( %J b/HWC[  
do_ Wf>P[6  
[ O\z]1`i*o  
  cout << _1 <<   " , " wU $j/~L  
] 2<X.kM?N{B  
.while_( -- _1), \~4IOu  
cout << var( " \n " ) +#wh`9[wBt  
) $p?TE8G  
); C%LXGMt  
gQ8FjL6?  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 4r+s" |  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor &X%vp?p  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 F-&=N {+  
那么我们就照着这个思路来实现吧: :,~]R,tJQ  
7wA.:$  
5;4bZ3e,0  
template < typename Cond, typename Actor > (imaL,M-D  
class do_while Ug~ ]!L  
  { m,1Hlp  
Cond cd; W6 y-~  
Actor act; um}%<Cy[  
public : Z<ABK`rEO  
template < typename T > R>#BJ^>=  
  struct result_1 '^# =,+ A  
  { V!XT=Ou?6  
  typedef int result_type; r,FPTf  
} ; qHtonJc  
x<lY&KQ0  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} <,\Op=$l3I  
NW AT"  
template < typename T > L^b /+R#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R32A2Ml  
  { KN\*|)  
  do #J_+ SL[  
    { L2$`S'UW  
  act(t); %7vjYvo>  
  } Jp#Onl+d6  
  while (cd(t)); @ 5tW*:s  
  return   0 ; s/cclFji]  
} =IC cN|  
} ; ynQ+yW74Z  
83[gV@LW0m  
:@=;WB*0  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). a|5^4 J \%  
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。 >anq1Kf  
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。 u.~`/O  
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。 O S%  
下面就是产生这个functor的类: 4 >2g&);B  
-l2aAK1M  
J 6%CF2  
template < typename Actor > uNoP8U%*  
class do_while_actor !YZ$WiPl  
  { WNo",Vc  
Actor act; 6{8dv9tK  
public : %X^K5Io  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} TTQ(\l4  
rV[/G#V>{  
template < typename Cond > 5+yT{,(5  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; =|Vm69  
} ; z c4l{+3  
qy$1+>f1  
= 3("gScUj  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 3{"MN=  
最后,是那个do_ 7sglqf>  
Ao}J   
)/4xR]  
class do_while_invoker 8F(Vd99I  
  { +@5@`"Jry  
public : T:?01?m  
template < typename Actor > FM=- ^l,  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Ce~ a(J|"  
  { 0[QVU,]<  
  return do_while_actor < Actor > (act); =E~)svl6g  
} Hi5}s  
} do_; Aav|N3  
-q6d&D'B+  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? QgB%\mO=  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 [:Y`^iR.  
最后来说说怎么处理break和continue </@3}rfUPg  
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。 S1&Df%Ra  
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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