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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Ou!2 [oe@M  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 xH(lm2kvT  
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, xPk8$1meZM  
O%zU-_|*  
Cc' 37~6~P  
8\ +T8(m  
  class filler G"U9E5O  
  { 7>Ouqxh21  
public : K'Tm_"[u  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} kmsb hYM)  
} ; I{9QeR I  
>WQMqQ^t@  
NI}yVV  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: st3l2Q  
EZy)A$|  
QP^Cx=  
l7259Ro~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ]&xk30  
otl0J Ht*+  
_jI,)sr4ic  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 AOWmzu{zw  
z Rl3KjET  
:W:K:lk  
lhz{1P]s  
二. 战前分析 qL&[K>2z  
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。 }Jve cRtg1  
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 W*4-.*U8a  
o"Euwh!!  
O=&0H|B  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); m!4ndO;0vh  
  /* --------------------------------------------- */  Ins`l  
vector < int *> vp( 10 ); )}]g] g  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); '(VJ&UlS2  
/* --------------------------------------------- */ Y. 5_6'Eo?  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); gsv uE  
/* --------------------------------------------- */ a 3b/e8c  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Lh"<XYY  
  /* --------------------------------------------- */ f/NH:1)y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); iNz=e=+Si  
/* --------------------------------------------- */ 3n1;G8Nf  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ]Svt`0|}  
1N^[.=  
^ f &XQQY  
ICoHI  
看了之后,我们可以思考一些问题: .hP D$o  
1._1, _2是什么? ARVf[BAJ-*  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 2d(e:r h]  
2._1 = 1是在做什么? wd^':  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ;%5N%0,  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 VT%NO'0  
/W30~y  
:P\7iW  
三. 动工 Ic:(Gi- %  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ,I$`-$_'  
el<s8:lA  
WZejp}x  
e7r -R3_  
template < typename T > 9ni1f{k  
class assignment C'@i/+  
  { Ae^~Cz1qz  
T value; 3!Ij;$  
public : tr3! d_  
assignment( const T & v) : value(v) {} ?|C2*?hZ+  
template < typename T2 > -.@r#d/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } @* jz o  
} ; b8VTo lJ  
"a>q`RaIQ"  
5 +YH.4R  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ]^n7  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Nw/  ku  
6V:U (g  
HT cb_a  
c|B('3h  
  class holder 18d4fR   
  { 4 Y9`IgQ  
public : #u(^0' P  
template < typename T > ]G= L=D^cK  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const UWJ8amA  
  { IH&|Tcf\  
  return assignment < T > (t); V`d,qn)i  
} +wU@ynw  
} ; F>6|3bOR  
@R"JW\bd  
FZ<gpIv!NS  
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: n;C :0  
KHu+9eX  
  static holder _1; f#"J]p  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 GL0L!="!  
fS:&Ak ];  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Y%aCMP9j~9  
而不用手动写一个函数对象。 PfD.:amN7  
~i{(<.he  
 c(E{6g?  
e/&{v8Hmb  
四. 问题分析 ]BZA:dd.G  
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。 f=Gg9bnm3  
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。 &|ex`nwc0  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 y0.'?6k  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 z}9(x.I  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 w"|L:8  
1..+F0U  
五. 问题1:一致性 a=1@*ID  
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?| M}-Rzc  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 |?xN\O^#}  
t%FwXaO#  
struct holder G]tn i  
  { SrJGTuXg  
  // ^Za-`8#`L  
  template < typename T > o#gWbAG;]b  
T &   operator ()( const T & r) const |\t-g" ~sN  
  { (vnAbR#e  
  return (T & )r; {.|CdqwY  
} PO^ij2eS  
} ; '<xXK@=KEI  
"ycJ:Xv49  
这样的话assignment也必须相应改动: P%VSAh\|n  
({)+3]x  
template < typename Left, typename Right > mb3"U"ohs  
class assignment 4Uo&d#o)C-  
  { W:nef<WH  
Left l; w<3#1/g!2B  
Right r; gp?uHKsM  
public : @)M9IOR  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} D|p9qe5%  
template < typename T2 > 9};8?mucr  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; }  _,0  
} ; $G+@_'  
nEy&>z  
同时,holder的operator=也需要改动: ,HV(l+k {|  
5`  ~JPt  
template < typename T > IdYt\^@>  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const RJ&RTo  
  { lh7#t#  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ?4&e;83_#y  
} vWv"  
rfJz8uF%  
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。 $6 9&O  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ,Vm < rK  
hH 3RP{'=  
return l(rhs) = r; {9pZ)tB  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 L}b.ulkMD  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: !hy-L_wL]  
zxl@(h d  
template < typename Tp > UnV.~u~  
class constant_t ,PW'#U:  
  { <2x^slx)?  
  const Tp t; i$#;Kpb`^  
public : O+]ZyHnB  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} R| , g<  
template < typename T > KYI/  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const U_Ptqqt%  
  { ]p GL`ge5  
  return t; CwzZ8.o$i  
} LL|r A:  
} ; ie95rZp  
iHf$  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ZJJY8k `  
下面就可以修改holder的operator=了 lgy <?LI\  
@Uvz8*b6  
template < typename T > 8/cX]J  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 5Ln,{vsv  
  { M FMs[+2_o  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); BwpqNQN  
} &wawr2)}  
Q"d^_z ]K  
同时也要修改assignment的operator() &PHTpkaam  
Bm<`n;m  
template < typename T2 > |SSSH  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } !>o7a}?  
现在代码看起来就很一致了。 T3<4B!UB&  
'<)n8{3Q5w  
六. 问题2:链式操作 .2t4tb(SUw  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 L`TLgH&?R  
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。 U '_Q>k  
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。 ET*SB  
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。 3;9^  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Mfuv0P~  
4F:\-O  
template < typename T > K@]4g49A/j  
struct result_1 T&bY a`f]  
  { Dml;#'IF3  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; #:_Kws>+  
} ; _;y9$"A  
Dx?,=~W9  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: LonxT&"!D  
Bk c4TO  
template < typename T > >Cp0.A:UC#  
struct   ref 2l'6.  
  { jB2[(  
typedef T & reference; <'Eme  
} ; g:@#@1rB6  
template < typename T > _|2:_N=   
struct   ref < T &> h(dvZ= %  
  { %wy.TN  
typedef T & reference; h;"4+uw  
} ; ?l{nk5,?-Y  
5C ]x!>kX  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: M|h3Wt~7  
;$|nrwhy  
template < typename T > \gaw6S>n}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Wn2NMXK  
  { @Nx 9)  
  return l(t) = r(t); hn@08t G  
} cV6D<,)  
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。 KV *#T20T  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 JH9J5%sp  
\}b%E'+_T  
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 vvMT}-!  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: CAhXQ7w'Z  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 +O{*M9 B  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 &p@O _0nF  
最后的布局是: 6nvz8f3*r]  
                Add Yj49t_$b  
              /   \ qyTU8Wp  
            Divide   5 p6V0`5@t  
            /   \ $6 f3F?y7  
          _1     3 ^ZcGY+/~  
似乎一切都解决了?不。 TD0 B%  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ;6$jf:2m  
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。 KZE,bi: ~  
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: rb.N~  
n_A3#d<9  
template < typename Right > 6bC3O4Rw  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const _`T_">9r  
Right & rt) const ?fSG'\h>  
  { S,UDezxg  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); v!5 `|\  
} a1lh-2x X  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 q0vQ a  
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。 kDxFloK  
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。 g) jYFfGfH  
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。 ~$^XP.a.  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 }Sv:`9=  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? Y$_B1_  
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: 3=j"=-=  
PJH&  
template < class Action > rV#ch(  
class picker : public Action /U9"wvg  
  { f]CXu3w(J  
public : VTE .^EK!  
picker( const Action & act) : Action(act) {} wmLs/:~  
  // all the operator overloaded YS0<qSN  
} ; q/,O\,  
H.MI5O(Q  
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。 ~]2K ^bh8&  
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: + ePS14G  
kxv1Hn"`{E  
template < typename Right > YaqJ,"GlT  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const R\[e!g*I  
  { XSLFPTDEc  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); a:w#s}bL  
} &^jXEz;  
` Sz}`+E  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > G 3ptx! D  
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。 9%9#_?RW  
bk[!8- b/a  
template < typename T >   struct picker_maker NzvXN1_%  
  { f@!.mDm]  
typedef picker < constant_t < T >   > result; i/Zd8+.n$  
} ; P*j|.63  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 3Y$GsN4ln  
  { #H~64/  
typedef picker < T > result; M\BRcz  
} ; 0g8NHkM:2a  
K-Ef%a2#`  
下面总的结构就有了: gB33?  
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。 ;$g?T~v7  
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。 V'gh 6`v  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 5{,<j\#L  
至此链式操作完美实现。 W"{N Bi  
8quaXVj^a  
!4+<<(B=E  
七. 问题3 ox.F%)eQ  
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。 $XH^~i;  
Eu3E-K@y  
template < typename T1, typename T2 > ");a3hD  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `R^gU]Z,  
  { $6IJ P\  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); VIf.q)_k  
} pA4xbr2  
%WS+(0*1  
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: JBZ@'8eqi]  
WcGS9`m/  
template < typename T1, typename T2 > @=u3ZVD  
struct result_2 JucY[`|JV  
  { jL}v9$  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; OY({.uVdX  
} ; \9EjClf o  
E]r?{t`]  
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? owv[M6lbD  
这个差事就留给了holder自己。 ^-'fW7[m  
    wMN]~|z>  
&K,i f  
template < int Order > >9J:Uo1z  
class holder; Tlr v={  
template <> Xch~ 1K  
class holder < 1 > .=; ;  
  { `Pnoxm'  
public : ~g t@P  
template < typename T > K*dCc}:`  
  struct result_1 @C aG9]  
  { A3*!"3nU  
  typedef T & result;  %;!.n{X  
} ; \_fv7Fdp{  
template < typename T1, typename T2 > |y!A&d=xYn  
  struct result_2 5!9zI+S|=`  
  { Flb&B1  
  typedef T1 & result; xgtR6E^k  
} ; EoDA]6?Lj  
template < typename T > -UT}/:a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const O#r%>;3*  
  { &)<)^.@3G^  
  return (T & )r; sDV Q#}a  
} V(*(F7+  
template < typename T1, typename T2 > =2x^nW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7 X4LJf  
  { 2:ylv<\$  
  return (T1 & )r1; \73ch  
} apxph2yvS  
} ; u]@['7  
wz8yD8M  
template <> ^<AwG=  
class holder < 2 > x,Vr=FB  
  { ovV'VcUs  
public : RG`1en  
template < typename T > =g|FT  
  struct result_1 =tY T8Q;al  
  { |Q>IrT  
  typedef T & result; 0m ? )ROaJ  
} ; #_lDss  
template < typename T1, typename T2 > e>7i_4(C  
  struct result_2 4KrL{Z+}  
  { T6k0>[3xf  
  typedef T2 & result; ?bu>r=oIO]  
} ; F6dP,(  
template < typename T > HpnWo DM  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8~gLqh8^V  
  { "zy7C*)>r  
  return (T & )r; gZ1?G-Q  
} Du){rVY^d  
template < typename T1, typename T2 > Lj;2\]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `9.r`&T6K  
  { H>@+om  
  return (T2 & )r2; nFs(?Rv*  
} _J[P[(ab  
} ; ;A!BVq  
hR|MEn6KC  
Q NVa?'0"Y  
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> >。 1aABzB ^  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: wlmRe`R  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: $, '*f?d  
\uMLY<]P  
return l(i, j) = r(i, j); N}YkMJy  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) TuqH*{NNy9  
FC"8#*x  
  return ( int & )i; I++. ee  
  return ( int & )j; 7t_^8I%[  
最后执行i = j; 8HdAFRw  
可见,参数被正确的选择了。 { [>Kob1  
s"?3]P  
sn>~O4"  
Ecx<OTo  
WMP,\=6k0  
八. 中期总结 ,6W>can  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: HUOj0T  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 B?o7e<l[  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 #cLBQJq  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor N)>ID(}F1  
5NLDYi@3  
{kAc(  
jlg(drTo  
CVR3 A'  
5rUdv}.  
九. 简化 .3!1`L3  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 @ur+;IK$  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 T9q-,w/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: aFIw=c(nP  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 W`*r>`krVJ  
  +-*/&|^等 /5AJ.r  
2. 返回引用。 lB[kbJ  
  =,各种复合赋值等 .w ,q0<}  
3. 返回固定类型。 ?[>3QE  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 9Lfv^V0  
4. 原样返回。 5ms(Wd  
  operator, G9vpt M  
5. 返回解引用的类型。 G9@0@2aY8  
  operator*(单目) *k>n<p3dd  
6. 返回地址。 Q)z8PQl O  
  operator&(单目) BDZ?Ez \Sg  
7. 下表访问返回类型。 xi; `ecqS<  
  operator[] VOh4#%Vj  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 $, fX:x  
  operator<<和operator>> EDs\,f}  
_t}WsEQ+P  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 B4 8={  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ,wdD8ZT'Ip  
8SS|a  
template < typename Left > h3@v+Z<}  
struct value_return HiJE}V;Vq  
  { P}`H ~N~  
template < typename T > B^jc3 VsR  
  struct result_1 fa2kG&, _  
  { S`m]f5u|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; BJo*'US-Q  
} ; "8zDbdK  
^L&iR0  
template < typename T1, typename T2 > , SnSW-P  
  struct result_2 G;XxBA  
  { _2 osV[e  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 5d!-G$ @  
} ; yJe>JK~)  
} ; u08mqEa  
 qA5r  
t.\dpBq  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait i<g-+Qs  
%BB%pC  
下面我们来剥离functor中的operator() ^D-/`d  
首先operator里面的代码全是下面的形式: }f7j 8py  
|)/aGZ+  
return l(t) op r(t) sds"%]r g  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) @49S`  
return op l(t) Hl |z</*+  
return op l(t1, t2) 3|Xyl`i4o  
return l(t) op }?v )N).kW  
return l(t1, t2) op Z>#i**  
return l(t)[r(t)] 2Q:+_v  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ^&Y#)II  
~2khgZ  
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: ^@NU}S):yN  
单目: return f(l(t), r(t)); pIKPXqA  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ,U dVNA  
双目: return f(l(t)); 4x[S\,20  
return f(l(t1, t2)); Y% 5eZ=z  
下面就是f的实现,以operator/为例 ZO$%[ftb  
jdJ>9O0A,  
struct meta_divide R]*K:~DM  
  { SGlNKA},A  
template < typename T1, typename T2 > qK&d]6H R  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 3>VL}Ui}  
  { CF5`-wj/#  
  return t1 / t2; @cB$iP=Z4  
} *% @h(js  
} ; =+d?x 56  
2*#|Nj=^  
这个工作可以让宏来做: 4d;8`66O  
gEE\y{y  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Qv/=&_6  
template < typename T1, typename T2 > \ *<ewS8f*6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *$ %a:q1U  
以后可以直接用 UByv?KZi  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) cDH^\-z  
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 ,:\|7F  
(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。。。) TT3|/zwn  
\d$!a5LF}  
G+|` 2an  
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 /J6rv((  
0}q uG^%_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > EG |A_m85  
class unary_op : public Rettype e.V:)7Uc  
  { ^eYVWQ'  
    Left l; LTx,cP  
public : 0F><P?5  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} \.#>=!Ie  
)U{Qj5W+F  
template < typename T > NGOfb  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,',o'2=!  
      { = 6\^%  
      return FuncType::execute(l(t)); )~ h}  
    } :1KpGj*F  
_[ZO p ~  
    template < typename T1, typename T2 > < F+l  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C/6V9;U  
      { :'*~uJrR  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); , ^f+^^  
    } $aXer:  
} ; U2s /2 [.  
G,Azm }+  
I,@6J(9  
同样还可以申明一个binary_op >> fH{/l  
.gOL1`b*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > OMg<V  
class binary_op : public Rettype >_ 2dvg=U  
  { /HRFAqep  
    Left l; n$,*|_$#  
Right r; naznayy  
public : .$)  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Ffta](Z;  
,>+p-M8ZL  
template < typename T > WKa~[j|-K  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R/>@ +  
      { PxkO T*  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); GD_hhDyD  
    } 2{G:=U  
2n"V}p>8i#  
    template < typename T1, typename T2 > |T)6yDL  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +l{=  
      { t "'7m^j  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));  LsS  
    } R2]Z kg  
} ; .O}%  
dP]\Jo=Yh  
`W/>XZl+t  
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 CDR@ `1-  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 h/hmlnOQl  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) [>5-$YOT  
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。 $F+ LDs  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! |f_[\&<*  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 A*P|e-&Q8  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 =uYYsC\T  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 2/=l|!JKLz  
下面是修改过的unary_op cI?8RF(;  
+jnJ|h({  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > JKmIvZ)8  
class unary_op r{I% \R!@  
  { x!58cS*  
Left l; Y+u_IJ  
  wLJ:\_Jaf  
public : "J8vjr1/  
0Bi.6r  
unary_op( const Left & l) : l(l) {}  e5*hE  
OL,TFLn4  
template < typename T > =\wxsL  
  struct result_1 >!bJslWA  
  { FOy|F-j  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8=uu8-l8g  
} ; x$Oq0d{T  
n!xt5=x P{  
template < typename T1, typename T2 > /Uy"M:|V1  
  struct result_2 9}F*P669f  
  { Vi]W|bP  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; T@&K- UQ  
} ; Rww{:R  
d,Yw5$i  
template < typename T1, typename T2 > P&ptJtNg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RM]M@%,K  
  { B s#hr3h-  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); .|b$NM  
} K<ft2anY5  
+kO!Xc%P&  
template < typename T > (UvM@]B  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q[W 0 N >  
  { Q&=w_Wc  
  return OpClass::execute(lt(t)); jun_QiU:2  
} _Wq  
cacr=iX  
} ; %'7lbpy,f  
WRy aKM  
hp7|m0.JW  
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 ?6un4EVL{  
好啦,现在才真正完美了。 UK O[r;  
现在在picker里面就可以这么添加了: ^!ZC?h!rG  
YS@ypzc/  
template < typename Right > J1I ;Jgql(  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ERE)A-8  
  { ^N;.cY  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); TNY&asQo  
} ( b~T]3Es  
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。 xLWw YK  
Hmd] FC,_  
nv%rJy*w[  
fW3(&@  
* @v)d[z_  
十. bind QWSTR\!  
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( eh   
先来分析一下一段例子 >qjq=Ege  
b8"?VS5-"  
LO khjHR  
int foo( int x, int y) { return x - y;} dx &'fe*?  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 `YLD`(\  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Yu[ t\/  
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。 f~y%%+{p  
我们来写个简单的。 >x+6{^}Q>  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: o` ZQd,3  
对于函数对象类的版本: Avd ^  
)d1_Wm#B  
template < typename Func > ,PuL{%PXu  
struct functor_trait 8I8 F/47x  
  { $.PuK~}  
typedef typename Func::result_type result_type; 'y2nN=CN  
} ; PQnF  
对于无参数函数的版本: !^=*Jq>  
,dov<U[ia  
template < typename Ret > (-xS?8x$  
struct functor_trait < Ret ( * )() > NI#:|}CYS  
  { QnXA*6DJ  
typedef Ret result_type; G!W[8UG  
} ; =K{"{5Wb  
对于单参数函数的版本: 5eoska#y   
/ !Wu D\B  
template < typename Ret, typename V1 > I)cFG{~L  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Hh-+/sO~"  
  { %?uc><&?e  
typedef Ret result_type; ;WM"cJo9  
} ; $Ifmc`r1  
对于双参数函数的版本: X;B\Kj`n  
!2A:"2Kys:  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > R)z4n  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > :xD=`ib  
  { RwPN gRF  
typedef Ret result_type; u7[ykyV  
} ; YN2sd G  
等等。。。 lBhLf@  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy X1Ac*oLN  
oCi=4#g%7  
template < typename Func > *x])Y~oQ  
struct func_return ?^$MRa:D  
  { &nkW1Ner9  
template < typename T > OCJnjlV%  
  struct result_1 O<"}|nbmQ[  
  { 7,|c  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; O QT;zqup  
} ; Fpa ;^F  
jm0- y%  
template < typename T1, typename T2 > wX[8A/JPD  
  struct result_2 !z<%GQ CT  
  { 9C[ywp  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; lR[qqFR  
} ; =%gRW5R%  
} ; Ikiib WQL+  
W#BM(I  
x~{;TZa[I  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 5ish\"  
{%{ `l-  
template < typename Func, typename aPicker > @t`Xq1  
class binder_1 `v}%33$hA  
  { 8J~1-;  
Func fn; !Mim@!5M  
aPicker pk; &f^l ^K 5:  
public : Jn3 An  
*l;B\=KR  
template < typename T > $Y_i4(  
  struct result_1 1jPJw3"3h  
  { &S]@Ot<z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; =ng\ 9y[;D  
} ; 7.@TK&  
%]6~Eq%s  
template < typename T1, typename T2 > @@rEs40  
  struct result_2 ,0~9dS   
  { :l&V]}:7*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^#1.l=s  
} ; ?(m jx  
tBT<EV{ G  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} AfP 'EP0m  
9D}/\jM  
template < typename T > ,FMx5$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \nB8WSvk2W  
  { 4jBC9b}O  
  return fn(pk(t)); <~!Hx+j   
} eKz?"g/j  
template < typename T1, typename T2 > iNWo"=J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \uq/x^?yo  
  { ~7t$MF.  
  return fn(pk(t1, t2)); ,4,V4 N  
} 0}FOV`n  
} ; /43-;"%>  
)a3J9a;ZS0  
,H2D  
一目了然不是么? f{i8w!O"~  
最后实现bind UH>F|3"d  
D?,#aB"  
M$d%p6Cv  
template < typename Func, typename aPicker > G4;3cT3'  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) aKlUX  
  { Cb@3M"1:  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 1q3( @D5~+  
} R:AA,^Z  
wwowez tER  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ,i6RE  
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。 `^Eae  
N2$I}q%  
十一. phoenix c$`4*6  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: }KKY6D|d>  
X3:XTuV   
for_each(v.begin(), v.end(), V0(o~w/W%!  
( z%7SrUj2  
do_ ^6P3%  
[ 6ubL1K  
  cout << _1 <<   " , " fr}Eaa-{^  
] X_G| hx  
.while_( -- _1), ~h=X8-D  
cout << var( " \n " ) je4w=]JV  
) tpEI(9>  
); ;HBC Ue<_  
7HJS.047  
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: {d%&zvJnD  
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 9W>Y#V~|v!  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 -l-E_6|/W  
那么我们就照着这个思路来实现吧: u!U"N*Y"  
-MugnB6  
CBKkBuKuk  
template < typename Cond, typename Actor > (ihP `k-.  
class do_while <{:  
  { 8dOo Q  
Cond cd; =GBI0&U  
Actor act; z6~ H:k1G%  
public : XJ+6FT/qss  
template < typename T > 3!o4)yJWx  
  struct result_1 $ RwB_F  
  { oi&Wo'DX  
  typedef int result_type; &Q=ZwC7#  
} ; (zYy }g#n  
]:$ O{y  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} L~/qGDXC?  
qxMnp}O  
template < typename T > >x@P|\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c<BO gNr  
  { CG&`16KN7  
  do Koln9'tB  
    { tPyyZ#,  
  act(t); desThnT w  
  }  /n^c>)  
  while (cd(t)); sNHSr  
  return   0 ; @l(vYJ:f  
} eL.7#SIr}  
} ; G>Em! 4h  
*Sf -; U  
z ggB$5  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). )g@S%Yu  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 l0Ti Z  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 a!c[!  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 W~B5>;y  
下面就是产生这个functor的类: b~C$R[S  
tAFti+Qb  
&~f3psA  
template < typename Actor > FM5e+$>@  
class do_while_actor  ql&*6KZ"  
  { [r OaM$3|  
Actor act; zN_:nY>  
public : mN5 8r"!J  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} t.hm9}UQ  
Vjm_F!S  
template < typename Cond > 7C?.L70ZY  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 3%<C<(  
} ; w*w?S  
L1)@z8]   
tue/4Q#7  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 =vh8T\  
最后,是那个do_ =FBpo2^QB;  
qkP/Nl. u  
/WnE:3G  
class do_while_invoker ]y)Q!J )Q  
  { Q7o5R{.oJ  
public : N 6O8Wn  
template < typename Actor > dd7 =)XT+  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 2#/p|$;Ec'  
  { 2$zU&p7sV  
  return do_while_actor < Actor > (act); Q\J,}1<`6  
} }yEoEI`  
} do_; w.+Eyu_I\  
7yiJ1K<bIt  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? m^\TUj  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 4`2$_T$ F  
最后来说说怎么处理break和continue P8gX CX!>U  
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。 gKb0)4 AK  
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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