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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ]W-7 U_  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 YhVV~bvz*  
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, /Lf+*u>"  
l Wa4X#~.  
'_n J DM  
U',9t  
  class filler |)7dh B  
  { ? ^E B"{  
public : zj?^,\{A  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Y_H|Fl^  
} ; QL<uQ`>(  
&g{b5x{iD  
 o IUjd  
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: bR6g^Yf  
zPC&p{S>  
ranLHm.nB  
X/5\L.g2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Z`?Z1SBt  
w4S0aR:yL  
AS} FRNIVx  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 $[p<}o/6v]  
vbDSNm#Yv  
3M;[.b  
FXHcy:)}G  
二. 战前分析 C;u8qVI  
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。 ,r&:C48 dI  
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 Eagl7'x  
"I)*W8wTn  
J73B$0FP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [ _jd  
  /* --------------------------------------------- */ dW32O2@-  
vector < int *> vp( 10 ); /G zA89N(  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 63J_u-o  
/* --------------------------------------------- */ *@XJ7G[  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ;Y&<psQeb  
/* --------------------------------------------- */ =`8%qh  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Z# +{ksU  
  /* --------------------------------------------- */ Auq)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); rj.]M6#  
/* --------------------------------------------- */ }\9elVt'2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Zd~l_V f  
3Ishe"  
+}XFkH~  
8IAf 9  
看了之后,我们可以思考一些问题: 5pOb;ry")`  
1._1, _2是什么? 'w'P rM,:  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 (5^bU<  
2._1 = 1是在做什么? 6vx0F?>_  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Hcp)Q76X  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 F~NmLm  
A,tmy',d"  
d!V;\w  
三. 动工 [r_YQ*+ej  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: A]z~Dw3  
{Hv/|.),hu  
Px!M^ T!Pi  
D!K){ E  
template < typename T > (XQBBt  
class assignment :YZqrcr}  
  { n/ \{}9   
T value; ,qx;kJJ  
public : 9]ga\>v  
assignment( const T & v) : value(v) {} (8[etm  
template < typename T2 > : MOr?"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ?0v(_ v  
} ; Ez3>}E,  
L(p{>Ykcc  
hdi/k!9[\  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。  d"E@e21  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Mr5E\~K>s  
@~4Q\^;NX  
#HMJBQ4v#  
F,t ,Ja  
  class holder 9@nDXZP Y&  
  { QY]^^f  
public : Km5#$IiP;  
template < typename T > l!U_7)s/  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const *5SOXrvhu6  
  { N36<EHq  
  return assignment < T > (t); S,K'y?6  
} ^ -s'Ad3  
} ; I:6N?lD4}0  
IoEIT Kd  
So ?ScX\lG  
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: FME&v Uh/  
u7rA8u|TO  
  static holder _1; eXHk6[%[  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 XZ@;Tyn0,  
lJ+05\pE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >L\>Th{o  
而不用手动写一个函数对象。 EcBJ-j 6d  
Y9b|lP7!  
ZnX]Q+w  
*W'F 6Hpu  
四. 问题分析 -h5yg`+1N\  
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。 Q(P'4XCm  
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。 th@a./h"  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ^8,Y1r9`$  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 X8F@U ^@  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 8Ol#-2>k$  
SF$]{ X  
五. 问题1:一致性 Pj4WWKX  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| -&PiD  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ;#3l&HRKH1  
h0YIPB  
struct holder bB|UQaCl  
  { c:  /Wk  
  // `+IB;G1  
  template < typename T > 0JQ0lzk1  
T &   operator ()( const T & r) const K#j<G]I( @  
  { 2v ^bd^]u:  
  return (T & )r; EhEUkZE3 )  
} ?\GILB,  
} ; hJqLH ?Ri  
jv:!vi:  
这样的话assignment也必须相应改动: |N9::),<  
)!h(oR  
template < typename Left, typename Right > `rt  
class assignment Yx- 2ux  
  { 0mJvoz\j8  
Left l; 'cs!(z-{x  
Right r; KO`ftz3 +  
public : ^4Nk13  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} UL81x72O  
template < typename T2 > JArSJ:}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } OnNWci|7  
} ; #~A(%a  
m).S0  
同时,holder的operator=也需要改动: QvM+]pdR6  
(=v :@\r  
template < typename T > AlW0GK=N-p  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const V SJGp`  
  { @ ;%+Ms  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Eei"baw/  
} s}MD;V&0  
nXgnlb=  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Yp_ L.TTb  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 +T*=JHOD  
/S32)=(  
return l(rhs) = r; X?,ly3,  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 AT){OQF8&  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 2V6=F[T  
c/l%:!A  
template < typename Tp > axJuJ`+Y  
class constant_t =oZHN,  
  { 8@Zg@>,  
  const Tp t; +mM=`[Z`??  
public : K>=KsG  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 2nSX90@:  
template < typename T > ao4"=My*G  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const )tH.P: 1~,  
  { mR3)$!  
  return t; l@ +lUx8  
} %4F Q~  
} ; 8(yZX4OH>  
hu?Q,[+o  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 g"k1O  
下面就可以修改holder的operator=了 8>T#sO?+  
Y ^s_v_s  
template < typename T > |eN#9Bm  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const A 1b</2  
  { qJjXN+/D  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); G?:{9. (  
} Yt]tRqrh;T  
W62 $ HI  
同时也要修改assignment的operator() N_dHPa  
Bw;gl^:UG  
template < typename T2 > r57&F`{  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 1&zvf4  
现在代码看起来就很一致了。 #BB,6E   
^?pf.E!F`  
六. 问题2:链式操作 m:kXr^!D  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 YX A|1  
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。 sK)fEx  
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。 20 <$f  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 G`n|fuv  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct vNMndo!  
]} D^?g^  
template < typename T > 3Go/5X/  
struct result_1 -s?f<f{  
  { Z XCq>  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; } tq  
} ; #xUX1(  
``;.Oy6jS  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ;^XF;zpg  
12 8aJ  
template < typename T > BZS%p  
struct   ref |l4tR  
  { K|i:tHF]@  
typedef T & reference; V=$ pXpro%  
} ; st- z>}  
template < typename T > hv)>HU&  
struct   ref < T &> U0%T<6*H  
  { [/h3HyZ.  
typedef T & reference; @uh^)6i]/  
} ; kJQH{n+)R  
ew13qpt)<L  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: x)35}mi){L  
mf~Joluc J  
template < typename T > a ~s:f5S>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const _&(\>{pm  
  { xwuGJ   
  return l(t) = r(t); [ B{F(~O  
} Q6Ay$*y=D  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ///  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 C bWz;$r  
UB5CvM28  
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 NCrNlH IF  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: pUc N-WA  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 BiFU3FlTf  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 (/mR p  
最后的布局是: m:6^yfS  
                Add 1X8P v*,  
              /   \ 4*AkUkP:T  
            Divide   5 NO)Hi)$X6Y  
            /   \ 6o5NeKZ  
          _1     3 +9^V9]{Vo  
似乎一切都解决了?不。 Vy.gr4Cm  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 EZ,Tc ;f=  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 'CQ~ZV5  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: iXoEdt)  
yH=Hrz:<eM  
template < typename Right > 1K* `i(  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const  :EGvI  
Right & rt) const gGaA;YW1  
  { 8v<802  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )WBp.j /#  
} c)*,">$#  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 {[|je ]3v  
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。 g~7x+cu0  
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。 Arr(rM  
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 C-7{8L  
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。 qjBF]3%t%  
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? Wg!<V6}  
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: c-`'`L^J  
?[Sac]h ys  
template < class Action > 0 ~a9gBG  
class picker : public Action 00 9[`Z  
  { XRl!~Y|  
public : 9QXBz=Fnf  
picker( const Action & act) : Action(act) {} D'8xP %P  
  // all the operator overloaded MyZ5~jnr\  
} ; &GfDo4$  
N9dx^+\  
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。 `{oFdvL~)  
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: 5cUz^ >  
&Z3u(Eb  
template < typename Right > =x xN3Ay  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const MdC}!&W  
  { `i `F$;  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +=Y[RCXT  
} o?{-K-'B$  
"Wb>y*S   
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > $etw'c0  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 im-XP@<  
1!S*z^LGl  
template < typename T >   struct picker_maker !MyCxM6  
  { JBI>D1`"  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ^XgBkC~  
} ; gcA,u)z}R  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > kgb:<{pJ  
  { Fv} Uq\v[  
typedef picker < T > result; CcJ%; .V,T  
} ; I3.cy i  
Op_(10|  
下面总的结构就有了: 3/{,}F$  
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。 j5:/Gl8  
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。  NZu2D  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Z ~3  
至此链式操作完美实现。 Q{o]^tN  
Z[G[.\0  
=h>jo&=Wad  
七. 问题3 9dO. ,U*`  
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。 7~qyz]KkE  
Yq-Vwh/  
template < typename T1, typename T2 > {9XN\v=$"*  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?APCDZ^  
  { &SW~4{n:  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); pwg\b  
} ]<BT+6L  
Jm`{MzqL  
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: $xqX[ocor  
Aa`R40yl  
template < typename T1, typename T2 > M:*)l(  
struct result_2 u.@B-Pf[Eo  
  { x+bC\,q  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; @@3%lr71   
} ; zq'KX/o  
h:=W`(n5u  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? {+^&7JX  
这个差事就留给了holder自己。 Rn$TYCO  
    I]-"Tw  
Zs|m_O G  
template < int Order > STL+tLJ  
class holder;  GUps\:ss  
template <> 7o7*g 7  
class holder < 1 > veAdk9  
  { Eh+m|A  
public : [{q])P;  
template < typename T > tiPZ.a~k  
  struct result_1 {U)q)  
  { Ou]!@s  
  typedef T & result; Q"s]<MtdS  
} ; Y#zHw< <E  
template < typename T1, typename T2 > RZ0+Uu/J  
  struct result_2 YS bS.tq  
  { A~ @x8  
  typedef T1 & result; pG^>y0  
} ; uC|bC#;  
template < typename T > 2Ah B)8bG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ew&"n2r  
  { cS%;JV>C  
  return (T & )r; a] P0PH~  
} \gGTkH  
template < typename T1, typename T2 > V X.9mt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =<X4LO)C  
  { XC!Y {lp  
  return (T1 & )r1; f_z]kA +H  
} T2_b5j3i  
} ; E/hO0Ox6  
Y^QG\6q  
template <> 3~\,VO''  
class holder < 2 > H}cq|hodn  
  { 'd]t@[#  
public : @5h(bLEP  
template < typename T > ;TL>{"z`x  
  struct result_1 CsJ&,(s(  
  { EvptGM  
  typedef T & result; X`A+/{ H  
} ; Ae* 6&R4  
template < typename T1, typename T2 > {Fvl7Sh  
  struct result_2 !>:]k?$b  
  { <C_FRpR<f  
  typedef T2 & result; q4SEvP}fLx  
} ; LaYd7Oyf]  
template < typename T > ^|(VI0KO  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const z:;yx  
  { t]hfq~Ft  
  return (T & )r; YJ}9VY<}1K  
} t8ORfO+  
template < typename T1, typename T2 > Prrz>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _ZE&W  
  { c#Qlr{ES  
  return (T2 & )r2; A"6&   
} \;1nEjIA  
} ; m U= 3w  
?(Xy 2%v  
HHL7z,%f  
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> >。 eyy%2> b  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Jo\karpb  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 8(]q/g"O  
i7mo89S  
return l(i, j) = r(i, j); QsBC[7<jd-  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) T~ P<Gq} ,  
k54b@U52 h  
  return ( int & )i; Yo\%53w/  
  return ( int & )j; }J6 y NoXu  
最后执行i = j; $mxl&Qr>Q;  
可见,参数被正确的选择了。 ]] T,;|B  
_FCg5F2U  
~En]sj  
~ E n'X4  
hVNT  
八. 中期总结 ,MUgww!.  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: !`dMTW  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 I7+yu>  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Nv=&gOy=  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Oo/@A_JO@  
Pk&$ #J_  
jEm =A8q  
juQ?k xOB  
yJdkDVxYr  
h*?]A  
九. 简化 >$7{H]  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ,WE2MAjhT  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 1]&{6y  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 4MoxP  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 C8y[B1Y  
  +-*/&|^等 4!A(7 s4t  
2. 返回引用。 19i=kdH  
  =,各种复合赋值等 4$+/7I \  
3. 返回固定类型。 _sQhDi  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) or(P?Ro  
4. 原样返回。 -HRa6  
  operator, Q zY5S0  
5. 返回解引用的类型。 2]Ei4%jo  
  operator*(单目) $U'*}S  
6. 返回地址。 VuuF _y;  
  operator&(单目) oGL2uQXX  
7. 下表访问返回类型。 6 )lWuY]e  
  operator[] 'OU`$K7n  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 S_;m+Ytg  
  operator<<和operator>> \*Z:w3;r  
\q"vC1,9  
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。 n`D-?]*  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: m,Mg  
2^)_XVX1  
template < typename Left > -kb;h F}.  
struct value_return ^xq)Q?[{  
  { ]'<"qY  
template < typename T > EME}G42KN  
  struct result_1 |N|[E5Cn  
  { 26MoYO!k  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; #<vzQ\~Y  
} ; db.~^][k  
I.p"8I;  
template < typename T1, typename T2 > 1 0tt':  
  struct result_2 ~JB4s%&  
  { / }(\P@Z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ;".]W;I*O  
} ; WL;2&S/{@  
} ; x5k6"S"1,  
`82^!7!  
"YN6o_*]  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait W{t- UK   
(R!`Z%  
下面我们来剥离functor中的operator() w}?,N  
首先operator里面的代码全是下面的形式: <W/YC 2b  
:MGIp%3  
return l(t) op r(t) oTveY  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ;oOv~ YB7H  
return op l(t) EV_u8?va  
return op l(t1, t2) /a\]Dwj5  
return l(t) op k;HI-v  
return l(t1, t2) op Is!+ `[ma  
return l(t)[r(t)]  >1q:-^  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ckbD/+  
,S1'SCwVdJ  
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: 7e Hj"_;  
单目: return f(l(t), r(t)); Fu65VLKh  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); hmI> 7@&  
双目: return f(l(t)); %V92q0XW  
return f(l(t1, t2)); uCj)7>}v{M  
下面就是f的实现,以operator/为例 2,p= %  
IeB^BD+j  
struct meta_divide V5+|H1=  
  { 33NzQb  
template < typename T1, typename T2 > LG=_>:~t>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) !X1 KOG  
  { =g)SZK  
  return t1 / t2; jsq|K=x,  
} ht*;,[ea  
} ; JQSczE3  
]T%wRd5&-  
这个工作可以让宏来做: /brHB @$  
IW=%2n(<1  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ &7KX`%K"D  
template < typename T1, typename T2 > \ ~uuM0POo  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ZSn6JV'g  
以后可以直接用 z=TuUl@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) v&xhS yZ  
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 zI_pP?4;.q  
(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。。。) SA~oGgk=P  
L/,M@1@R  
Kk>va->R  
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 j^D/ ,SW  
7 ;x to =  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > QPW+L*2  
class unary_op : public Rettype sbV_h;<  
  { g8]$BhRIfr  
    Left l; BWzo|isv  
public : GX N:=  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Z )X(  
>n5Kz]]%  
template < typename T > l'?(4 N  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const , 1il&  
      { @Dd3mWKq  
      return FuncType::execute(l(t)); 1+Bj` ACP  
    } YGZa##i  
L F!S`|FF  
    template < typename T1, typename T2 > o6 8;-b'n  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \ZC0bHsA  
      { hho\e 8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); /re0"!0y  
    } ^;;gPhhWV  
} ; Xnxb.{C  
G4"[ynlWV  
4iJ4g%]  
同样还可以申明一个binary_op -9(nsaV  
||#+ ^p7G  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (o!i9)  
class binary_op : public Rettype K# h7{RE  
  { RYM[{]4b5F  
    Left l; #$JY &!M  
Right r; <KZ J  
public : =@.5J'!  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2~@Cj@P]  
df9$k0Fx  
template < typename T > xUIH,Fp-9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2XV3f$,H  
      { $lF\FC  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); /+f3jy:d  
    } *m&(h@l  
jk5C2dy  
    template < typename T1, typename T2 > }Q_ }c9?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,sn 9&E  
      { ZV`o: Gd  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); I_ na^s h*  
    } ^/7Y3n!|3  
} ; a7e.Z9k!  
nb(Od,L  
y&2O)z!B  
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 @*JS[w$1  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 7/FF}d  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) *YWk.  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 cnM`ywKW  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! *"j3x} U<  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 m"~),QwF9  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ?I 7hbqQd  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) C oO0~q  
下面是修改过的unary_op Ml+O - 3T  
Ce_l\J8G  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 3$ BYfI3H  
class unary_op j8ag}%  
  { zG~nRt{4  
Left l; KOD%>+vG$  
  Wq*W+7=.  
public : FMAt6HfU  
n#)kvr  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} jn>RE   
^-K ~y  
template < typename T >  t/a  
  struct result_1 t<znz6  
  { }E\u2]  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; TuzH'F  
} ; ;V4f6[<]'z  
s6_[H  
template < typename T1, typename T2 > * v u  
  struct result_2 LZA pz}  
  { "@ @Z{  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; o*s3"Ib  
} ; qr?RU .W  
Dqm;twd>  
template < typename T1, typename T2 > 7 JVonruaR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X=pPkgW  
  { E7|P\^}m(f  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); m"mU:-jk`  
} O-]^_LV`  
usI$  
template < typename T > ~)iQbLI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G!w?\-  
  { ;Y`k-R:E6A  
  return OpClass::execute(lt(t)); &y.6Hiy&  
} )[5.*g@  
f=nVK4DuZ  
} ; ~9dAoILrl  
a9TKp$LP`  
sQ%gf  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug BY??X=  
好啦,现在才真正完美了。 n; *W#c  
现在在picker里面就可以这么添加了: 3+iQct[  
S$i3/t  
template < typename Right > ,98`tB0  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const vaj-|&  
  { nh%Q";  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); t}-rN5GO  
} D2Dk7//82Y  
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。 G:{\-R'  
r#/Bz5Jb*  
C07U.nzh  
ftbOvG/ I  
(Kaunp5_`  
十. bind K"9V8x3Wg  
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。 Qb&gKQtt@  
先来分析一下一段例子 F[==vte|  
RTvzS]  
oHkjMqju  
int foo( int x, int y) { return x - y;} qn~:B7f  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 5`[B:<E4  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 w1 tg7^(@  
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。 Q)}z$h55  
我们来写个简单的。 5tl uS  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: HDT-f9%}<4  
对于函数对象类的版本: |iB svI:  
XLsOn(U\&  
template < typename Func > doV+u(J~  
struct functor_trait Z1M{5E  
  { $#d.@JWi  
typedef typename Func::result_type result_type; L=5Fvm  
} ; t+Hx&_pMj  
对于无参数函数的版本: %%f(R7n  
dSIZsapH  
template < typename Ret > ^ l9NF  
struct functor_trait < Ret ( * )() > -K%~2M<  
  { A0 1 D-)  
typedef Ret result_type; wv_<be[?*  
} ; $+@xwuY'+  
对于单参数函数的版本: UJ6zgsD1b?  
2q*aq%  
template < typename Ret, typename V1 > };@J)}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Z;nUS,?om  
  { 41jlfKiOm  
typedef Ret result_type; 2K$#U|Qi  
} ;  L\("  
对于双参数函数的版本: 2x dN0S  
f/RDo4  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 'K|tgsvgme  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > iZDZ/hohv  
  { @m Id{w z  
typedef Ret result_type; MyJG2C#R  
} ; 6pY<,7t0  
等等。。。 Y'v;!11#  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy y]TNjLpo$  
7H5t!yk|9  
template < typename Func > F otHITw[  
struct func_return _f@, >l  
  { 6b9 &V`  
template < typename T > ;gNoiAxW  
  struct result_1 52d8EGC  
  { ZMI vzQYI  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &[|P/gj#>  
} ; 5 ]v]^Y'?  
;m cu(J  
template < typename T1, typename T2 > hz~jyH.h_  
  struct result_2 g?d*cwtU  
  { zCdzxb_h"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >gLLr1L\  
} ; >*cg K}!@  
} ; =Frbhh57  
p$*;>YKO  
za oC  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Wx-vWWx*Q  
eGh7,wngH  
template < typename Func, typename aPicker > d65t"U  
class binder_1 hpOUz%  
  { "[BDa}Il  
Func fn; ,3E9H&@j  
aPicker pk; XT0:$0F  
public : !wZ  9P  
W:z!fh-  
template < typename T > #8[iqvE  
  struct result_1 J,=: ] t  
  { bD;c>5t  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; OlF5~VAbfb  
} ; v9R"dc]0h  
[#-!&>  
template < typename T1, typename T2 > =j{r95)|u  
  struct result_2 b&1-tYV  
  { <m3or  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; xRU ~h Q  
} ; 4%L-3Ij  
^HasT4M+x  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Ee?+IZ H7|  
'fkaeFzOl  
template < typename T > pRLs*/Bw  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X0"f>.Lg  
  { :u$+lq  
  return fn(pk(t)); XTOZ]H*^  
} x3++JG  
template < typename T1, typename T2 > bR;Zc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C5^eD^[c  
  { `DPR >dd@  
  return fn(pk(t1, t2)); ko%B`  
} O#5ll2?  
} ; , JUP   
p&#*  
Y!tjaL 9D  
一目了然不是么? >&3ATH;&(  
最后实现bind OK^0,0kS3  
bb^$]lT'  
P.;S6i n  
template < typename Func, typename aPicker > e;/C}sK:  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) IAJYD/Y&?  
  { A->y#KQ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 'F[ C 4  
} }&mFpc  
ef;Ta|#  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ttK`*Ng  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 BLvI[b|3gn  
r\-25F<e5  
十一. phoenix hIr$^%  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: r 7mg>3  
K{s% h0  
for_each(v.begin(), v.end(), 2i@t;h2E  
(  !&Z,ev  
do_ U5z}i^8a  
[ {)vue0 vP  
  cout << _1 <<   " , " Q$(0Nx<  
] n*oa J<o%  
.while_( -- _1), A' \jaB  
cout << var( " \n " ) <XHS@|  
) *I(g~p  
); 'C9H6)Zq)  
oYG].PC  
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: gAY%VFBP0  
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 dTV:/QM  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 >Lo!8Hen  
那么我们就照着这个思路来实现吧: dWI.t1`i  
$.z~bmH"D  
+HK)A%QI  
template < typename Cond, typename Actor > yeCR{{B/'  
class do_while <9s=K\-  
  { f 2#9E+IQ  
Cond cd; R "&(Ae?LR  
Actor act; /Lc= K<  
public : 2z\4?HJy  
template < typename T > 7Pc0|Z/  
  struct result_1 w$5N6  
  { {xC CUU  
  typedef int result_type; 'ZHu=UT7_  
} ; WLAJqmC]  
>Ufjmm${  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ; -RhI_  
W].P(A>m  
template < typename T > ,Dz2cR6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x,Cc$C~YP  
  { `FImi9%F  
  do e<> Lr  
    { @J~y_J{  
  act(t); G@) I  
  } )6?.; B  
  while (cd(t)); !_`T8pJ`  
  return   0 ; toipEp<ci  
} !j(KbAhWZ  
} ; MGO.dRy_  
c#G]3vTdE  
s'^zudx  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ;!@\|E  
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#y   
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。 xX'Uq_ Jv  
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。 ndm19M8Y|  
下面就是产生这个functor的类: I_yIVw;  
r<oI4px  
6bg+U`&g  
template < typename Actor > 0NSn5Hq  
class do_while_actor $p4aNC  
  { {zGIQG9  
Actor act; OvPy+I  
public : V=|^r?  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 8-5a*vV,>  
xQ7n$.?y@  
template < typename Cond > K]bS:[34 R  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 3D~Fu8Hg1  
} ; '3o0J\cz  
cLl fncI  
KrkZv$u,  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 )).;p_nLZ  
最后,是那个do_ 1V`]sfRK  
-aNTFt~|[  
9ok|]d P  
class do_while_invoker R7KQ-+Zb  
  { (Df<QC`0v  
public : bq4H4?j  
template < typename Actor > 'w%N(Ntq  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const JMOP/]%D  
  { 7/vr!tbL`p  
  return do_while_actor < Actor > (act); ?E2k]y6<  
} dITnPb)i  
} do_; G 7)D+],{Y  
v%< _Mh  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? fC3IxlG  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 s/[i>`g/9  
最后来说说怎么处理break和continue ud:?~?j&w  
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。 U30)r+&  
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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