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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda hVz] wKP  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 kY?tUpM!TB  
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, O/U?Wq  
HSWki';G  
Z3yy(D>*  
UEx13!iFo  
  class filler nG";?TT  
  { ;\v&4+3S  
public : 2F+"v?n=\  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ^mg:<_p  
} ; I 12Zh7Cc:  
H| _@9V  
?YMBZ   
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: ohbU~R3{U  
EDz;6Z*4N  
x`c 7*q%  
1tq ^W'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); eR,/} g\  
dl"=ZI '^  
0hhxTOp  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Ab]tLz|Z  
2i0;b|-=  
_9]vlxgtG(  
-wrVEH8  
二. 战前分析 { "M2V+ep  
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。 41]a{A7q  
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 `#' j3,\6  
wAw1K2d  
.'&pw }F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); o5j6(`#;  
  /* --------------------------------------------- */ I(Qz%/Ox  
vector < int *> vp( 10 ); c9G%;U)  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); [-VK! 9pQ  
/* --------------------------------------------- */ $OG){'X  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); v)T# iw[  
/* --------------------------------------------- */ B~E">}=!  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); @dk-+YxG  
  /* --------------------------------------------- */ /{:XYeX  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); %Z4*;VwQ  
/* --------------------------------------------- */ E}KGZSj  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); $#-rOi /  
8 R%<~fq r  
SswcO9JCX3  
<5D4h!  
看了之后,我们可以思考一些问题: Xy%||\P{)  
1._1, _2是什么? {Ef.wlZ  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 <{k`K[)  
2._1 = 1是在做什么? ZG 0^O"B0  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 6}m`_d?  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Lu {/"&)  
G^tazAEfo  
?_FL 'G  
三. 动工 V'e%%&g~N  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Q 8Hl7__^  
Wlxmp['Bh  
@I-,5F|r  
@!=Ds'MJC  
template < typename T > &ocuZ -5`  
class assignment JRi:MWR<r  
  { Ovc9x\N  
T value; _]33Ht9  
public : 1Xo0(*O  
assignment( const T & v) : value(v) {} z]r'8Jc  
template < typename T2 > v@|<.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ~h_ _Y>  
} ; &BLCP d  
J}&Us p  
y~\ujp_5w  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 qF4tjza;k  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment "d:rPJT)(@  
vRH^en  
'KIT^k0"Ih  
C{}PO u  
  class holder J{^md0l  
  { Mib .,J~  
public : iphC\*F  
template < typename T > iAZ8Y/  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const !p/SX>NJ  
  { i_Hm?Bi!F  
  return assignment < T > (t); ]y6 {um8"  
} m=sEB8P  
} ; Fy"M 4;7  
Et!J*{s  
&n;*'M  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: -'g> i  
w") G:K  
  static holder _1; )-_^vB  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 3nG.ah  
+Ps.HW#NY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); I)V=$r{  
而不用手动写一个函数对象。 g%l ,a3"  
2L1y4nnbwo  
CyR`&u  
nf^?X`g  
四. 问题分析 beBG40  
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。 aaig1#a@1b  
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。 u0Wt"d-=  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 g}v](Q  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 j{OA%G(I  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 @>Yd6C  
R1X'}#mU  
五. 问题1:一致性 sJ|pR=g)!  
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?| q4[8\Ua  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 {6H[[7i  
}lIc{R@H  
struct holder V*b/N  
  { *sOb I(&  
  // 3~T ~Bs  
  template < typename T > S~);   
T &   operator ()( const T & r) const (O{OQk;CF  
  { *rmC3'}s  
  return (T & )r; ?4%H(k5A  
} [(@K;6o  
} ; R>O_2`c  
It[51NMal  
这样的话assignment也必须相应改动: c'i5,\ #X  
,fp+nu8,  
template < typename Left, typename Right > UqI #F  
class assignment 4HGT gS  
  { i8V\x>9  
Left l; HpEd$+Mz  
Right r; L]H'$~xx*  
public : g8N"-j&@  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ksC_F8Q+  
template < typename T2 > 6p4BsWPx  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } M5h r0 R{  
} ; xT"V9t[f  
QCW4gIp  
同时,holder的operator=也需要改动: 9>&zOITTaL  
xRD+!3  
template < typename T > ;[::&qf  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ;|WUbc6&g  
  { d5l42^Z  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); /eQAGFG  
} p75o1RU  
S/XU4i:aV  
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。 aDdGhB  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 \Ip)Lm0  
;stuTj@vH  
return l(rhs) = r; Ab ,^y  
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。 nZbI}kcm  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: oIE 1j?  
:EV.nD7  
template < typename Tp > $XhMI;h  
class constant_t BuV71/Vb{Q  
  { P`lv_oV  
  const Tp t; ekhv.;N~  
public : ie6 c/5  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} wtek5C^  
template < typename T > \Osu1]Jn>  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ==[=Da~  
  { ZRxOXt&;  
  return t; aj`&ca8  
} fs ufYIf  
} ; rw'+2\  
'(5GR I<  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 GM6, LzH  
下面就可以修改holder的operator=了 lD,2])>  
J 6KHc^,7  
template < typename T > :/T\E\Qr  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 8 ??-H0P  
  { |Mq+QDTTw~  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); G\gjCp?!  
} TN0KS]^A3  
O=2|'L'h!  
同时也要修改assignment的operator() U=G49 ~E  
]j3>=Jb;  
template < typename T2 > Mh7m2\fLbd  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } yiZtG#6K{  
现在代码看起来就很一致了。 0)WAQt\/  
>R F|Q  
六. 问题2:链式操作 2$Mnwxfk  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 >$ZG=&  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 oN1D&*  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Wi&v?nm  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 XR+ SjCA  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Ks%0!X?3q  
X+;[Gc}(W  
template < typename T > ?Zb+xNKJ(  
struct result_1 3NpB1lgh&:  
  { i5}Zk r  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; DO: ,PZX  
} ; J9mK9{#q  
?#K.D vGJ  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: *C*ZmC5  
?),b902C  
template < typename T > |Vpp'ipr  
struct   ref x?wvS]EBg  
  { H3rA ?F#+*  
typedef T & reference; =p@`bx  
} ; !2|Lb'O  
template < typename T > cdMSC7l!  
struct   ref < T &> hObL=^F  
  { XG/xMz~  
typedef T & reference; Ooz ,?wU6  
} ; LE8<JMB  
*kLFs|U  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: c|?(>  
aN0[6+KP;  
template < typename T > ;b{#$#`=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const = 7y-o  
  { arL>{mj  
  return l(t) = r(t); 7H3v[ f^Q  
} 59Pc:Gg;  
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。 R0-0  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 bB_LL  
T3{O+aRt  
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 TWRP|i!i  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: RCR= W6  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 oV%:XuywT  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 VExhN';  
最后的布局是: B"GC|}N )v  
                Add ;"MChk  
              /   \ *J-pAN  
            Divide   5 G8M~}I/)  
            /   \ <Q|\mUS6  
          _1     3 wp?:@XM  
似乎一切都解决了?不。 { W,5]-  
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。 uFWA] ":is  
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。 s%D%c;.|  
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: DN2 ]Y'  
s>>&3jfM  
template < typename Right > roS" q~GS,  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const v,-Tk=qP  
Right & rt) const |A3"Jc.2o  
  { IBT>&(cnV  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); T)zk2\u  
} eft=k}  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 pQa51nc  
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。 O\=Z;}<N  
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。 F1yn@a "=J  
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。 *?m)VvR>|  
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。 X/4CXtX^  
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? oXG_6E!^  
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: `jE[Xt"@  
wo`.sB&T  
template < class Action > 8:TX9`,  
class picker : public Action 7:UeE~ uB:  
  { x $LCLP#$H  
public : }3*<sxw7<  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Bq8#'K2i,  
  // all the operator overloaded xG sOnY;  
} ; ~}_^$l8#-Q  
*u$aItx  
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。 *Dp&;,b  
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: if'=W6W  
 kORWj<  
template < typename Right > /!Rva"  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 2|,$#V=  
  { >fC&bab  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Z[@ i/. I  
} Oa/^A-'Q  
e4YfJd  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ;?Pz0,{h  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 9 /H~hEVK  
s-CAo~,  
template < typename T >   struct picker_maker iWt%Boyi  
  { [(n5-#1S  
typedef picker < constant_t < T >   > result; JO|j?%6YY  
} ; k[x-O?$O@  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > K&[0`sH!  
  { `:C1Wo^<  
typedef picker < T > result; RE t&QP  
} ; ]t 0o%w  
5Dkb/Iagi  
下面总的结构就有了: s@L ;3WdO  
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。 N]W*ei  
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。 Nn_fhc>  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 dy6zrgxygP  
至此链式操作完美实现。 2? E;(]dQ  
=CQfs6np:N  
VD.TosVeWo  
七. 问题3 \92M\S  
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。 q{9vY:`[  
NO*, }aeG  
template < typename T1, typename T2 > u$JAjA  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "Da 1BuX\  
  { T, #-: }  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); *8)?ZZMM  
} C1-U2@  
6[t<g=  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: \6 \bD<  
?6 2zv[#  
template < typename T1, typename T2 > hrniZ^  
struct result_2 v6)QLp  
  { xsZN@hT  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; J^"_H:1[  
} ; *9n[ #2sM<  
1:eWZ]B5"  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? = o(}=T>:"  
这个差事就留给了holder自己。 KF7w{A){  
    D*.3]3-I  
Oem1=QpaC  
template < int Order > ~|KqG  
class holder; `v?hL~  
template <> 8$-MUF,  
class holder < 1 > 6Jgl"Jw8  
  { j"jssbu}  
public : 8J,^O04<  
template < typename T > `O7vPE  
  struct result_1 Apu- 9|oP  
  { ]:f.="  
  typedef T & result; ^?e[$}  
} ; 'N{1b_v?  
template < typename T1, typename T2 > <);j5)/  
  struct result_2 /[6wm1?!  
  { 'Ft81e)/  
  typedef T1 & result; XB'rh F8rl  
} ; oN}\bK  
template < typename T > ~ T}D#}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const E zcch1  
  { Hl$qmq  
  return (T & )r; Q^{TcL8  
} g(P7CX+y  
template < typename T1, typename T2 > f?Ex$gnI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2@(+l*.Q  
  { *c#DB{N  
  return (T1 & )r1; iB0r+IbR  
} U,b80%k:  
} ; vT5GUO{5  
b$2=w^*  
template <> 3~`\FuHHe  
class holder < 2 > xDe^>(,"  
  { rE*yT(:w  
public : `_yksh3zL4  
template < typename T > ,8*A#cT B  
  struct result_1 OC5oxL2HTe  
  { 0084`&Ki  
  typedef T & result; QY+{ OCB  
} ; G$ zY&  
template < typename T1, typename T2 > 9@t&jznt<  
  struct result_2 8+!G /p  
  { UVXruH  
  typedef T2 & result; e[k\VYj[  
} ; Fz8& Jn!  
template < typename T > WA}'[h   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const T72Li"00  
  { !T`g\za/  
  return (T & )r; =0e>'Iw2  
} ?o V.SG'  
template < typename T1, typename T2 > fe4/[S{a   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Tx ?s?DwC  
  { 1mgw0QO  
  return (T2 & )r2; ^/2O_C  
} [GyPwb-  
} ; v2|zIZ  
s,-<P1}/  
L^^f.w#m  
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> >。 "j%Gr :a  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Y+S<?8pA  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: \.P'8As  
J{Ij  
return l(i, j) = r(i, j); mC ]Krnx  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) tklS=R^Vn  
k5&}bj-  
  return ( int & )i; j; /@A lZl  
  return ( int & )j; SFWS<H(IN  
最后执行i = j; AJ 0Bb7  
可见,参数被正确的选择了。 Xj?LU7  
d}E6d||A  
;d7Qw~v1s  
L%7WHtU*#  
R "W=V  
八. 中期总结 = r=/L  
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: B%Oi1bO  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Uwiy@ T Z  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 I-s$U T[p  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor e,vgD kI;  
<O9WCl  
cL %eP.  
_uh@fRyh  
@zR_[s  
};(2 na  
九. 简化 o) eW5s,6  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 {KqW<X6Hp  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ld~*w  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 5k_%%><: q  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 "=f,4Zbj  
  +-*/&|^等 |b Z 58{}  
2. 返回引用。 Y0'~u+KS`5  
  =,各种复合赋值等 Sr10ot&ox  
3. 返回固定类型。 UL8"{-`_\  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ue *mTMN  
4. 原样返回。 pv|D{39Hs  
  operator, 0/+TQD!L  
5. 返回解引用的类型。 tV.96P;)/9  
  operator*(单目) r-BqIoVT  
6. 返回地址。 aj+I+r"~  
  operator&(单目) >48)@sS  
7. 下表访问返回类型。 q[Y* .%~  
  operator[] YWhS<}^  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 1p>&j%dk  
  operator<<和operator>> kJXy )  
Re\V<\$J  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 "'8o8g  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: o AS 'Z|  
53 ^1;  
template < typename Left > AQBr{^inH|  
struct value_return [aC2ktI  
  { h1_KZ[X  
template < typename T > jK=-L#hz  
  struct result_1 d~d~Cd`V  
  { l$p"%5 ]_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 3Z)vJC9'  
} ; 'UCF2 L  
)vur$RX  
template < typename T1, typename T2 > wmv/ ?g  
  struct result_2 WAw} ?&k  
  { .=b)Ae c  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ! F&{I  
} ; d 7QWK(d  
} ; n;dp%SD  
Y6%O9b  
;@u+b0 j  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 8>^O]5Wo`X  
_Ai\XS Am  
下面我们来剥离functor中的operator() tdRnRoB  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 5E|/n(  
T;I>5aQ:q4  
return l(t) op r(t) +Y^/0=6h  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) eYjr/`>O  
return op l(t) UD r@  
return op l(t1, t2) Jqi^Z*PuX  
return l(t) op Q,f5r%A.  
return l(t1, t2) op *j= whdw%J  
return l(t)[r(t)] [[:wSAO>6'  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] b _0Xi  
Hb *&&  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: &@D,|kHk  
单目: return f(l(t), r(t)); "^iw {]~U  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); bxg9T(Bj  
双目: return f(l(t)); A =k{Rl{LA  
return f(l(t1, t2)); ddjaM/.E  
下面就是f的实现,以operator/为例 G&*2h2,]  
)![? JXf  
struct meta_divide ('p~h-9Vi  
  { ,NaNih1  
template < typename T1, typename T2 >  bR5+({yH  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) D7x"P-ie  
  { HTCn=MZm ?  
  return t1 / t2; >'lte&  
} -5yEd>Z  
} ; 3+jqf@fO  
9a9{OJa6M  
这个工作可以让宏来做: UYb:q  
y| %rW  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ h|1 /Q (  
template < typename T1, typename T2 > \ JuT~~Z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; :AB$d~${M>  
以后可以直接用 n P4DHb&5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) dAcy;-[[P  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ',p`B-dw  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 5zF7yvS.w  
vJfex,#lv  
* <_8]C0>  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 VS\~t  
qMe$Qr8  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9rmOf Jo:  
class unary_op : public Rettype It@.U|  
  { $/Q*@4t  
    Left l; 7.l[tKh  
public : g k[8'  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} LN?W~^gsR  
TM|ycS'  
template < typename T > u>.qhtm[  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qG%'Lt  
      { G u-#wv5@  
      return FuncType::execute(l(t)); %9A6c(L  
    } |^i+Srh  
>{^&;$G+*  
    template < typename T1, typename T2 > W`^Zb[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E(oI0*S.5  
      { 7x^P74  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 58Fan*fO  
    } z\8Kz ]n~  
} ; F\Gi;6a  
: )\<  
$>;U^-#3  
同样还可以申明一个binary_op tQ:)j^\  
Ln})\ UDK)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > xCMcS~ 3/  
class binary_op : public Rettype @4D$Xl  
  { !(soMv  
    Left l; y#Ao6Od6  
Right r; /K"koV;  
public : 4cni_m]  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8`*Wl;9u  
G.,dP +i  
template < typename T > q]Cmaf(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @<tkwu  
      { mRw &^7r  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); h$FpH\-  
    } +tNu8M@xFo  
>?q()>l  
    template < typename T1, typename T2 > kmm1b (  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UHYnl ]  
      { *;wPAQE  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); d3# >\QCD9  
    } eEIa=MB*  
} ; d3AOuVUf  
:Uf\r `a9  
Q0I22?  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 V&E)4KBOs  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 EC2KK)=n}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) JZP>`c21y]  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 +.T&U7xV  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! fYR*B0tu  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 lz1l1.f8  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 `Li3=!V[  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) MS-}IHO  
下面是修改过的unary_op YT6<1-E#  
%SL'X`j  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > cbD&tsF  
class unary_op N*N@wJy:5  
  { @JS O=8  
Left l; ika/ GG  
  GQOz\ic  
public : ,mR$Y T8  
o })k@-oL  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} NuKktQd  
z!quA7s<]  
template < typename T > :[oFe/1K!4  
  struct result_1 s88lN=;  
  { UW*[)yw]  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; /ov&h;  
} ; FV>LD% uu  
xJ)hGPrAl  
template < typename T1, typename T2 > %Uj7 g>  
  struct result_2 -ckk2D?  
  { ][1 *.7-  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; SyFO f  
} ; ~{hcJ:bI  
_6v|k}tW'Y  
template < typename T1, typename T2 > JJ5s |&}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !SAjV)  
  { GU\}}j]  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); #y }{ 'rF?  
} P)Vm4u 1  
|'xVU8  
template < typename T > R87-L*9B^0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xwr<ib:  
  { i>w'$ {  
  return OpClass::execute(lt(t)); >L F y:a  
} !N--  
&)@|WLW  
} ; B>}=x4-8  
:gMcl"t--  
Mvq5s+.  
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 47b=>D8  
好啦,现在才真正完美了。 g/&`NlD  
现在在picker里面就可以这么添加了: 6\ g-KO  
m0+X 109  
template < typename Right > :|3n`,  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const SnsOuC5Ah  
  { kYBy\  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); t(YrF,  
} j^ VAA\  
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。 $gU6=vN1#  
 ~{7/v  
kZXsL  
E?1"&D m  
kXGJZ$  
十. bind ;*K@8GnU  
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。 ]03+8 #J  
先来分析一下一段例子 j3`# v3  
v|:2U8YREf  
eHUr!zH:  
int foo( int x, int y) { return x - y;} \^O#)&5 V  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 <u2rb6  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Y;ytm #=  
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。 fG2hCP+  
我们来写个简单的。 #jAlmxN  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: #flOaRl.  
对于函数对象类的版本: bkfwsYZx  
=~M%zdIXv  
template < typename Func > <WN?  
struct functor_trait eYd6~T[9  
  { i`-,=RJ  
typedef typename Func::result_type result_type; rxZ%vzVQ>  
} ; LWQ.!;HYp  
对于无参数函数的版本: [jb3lO$Xa  
[\(}dnj:  
template < typename Ret > k*)O]M<,  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ^.5`jdk  
  { 8zv=@`4@G  
typedef Ret result_type; }}Gz3>?24=  
} ; }TjiYA.  
对于单参数函数的版本: GORu*[U8  
o  RT<h  
template < typename Ret, typename V1 > egcJ@Of  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Q@B--Omfh  
  { 7?Vo([8  
typedef Ret result_type; ? +{=>{1  
} ; 3n{'}SYyz  
对于双参数函数的版本: kigq(a  
vK\n4mE[,  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > CG!/Lbd  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Q>qx? g  
  { u~MD?!LV  
typedef Ret result_type; ~ZbEKqni2  
} ; F/c7^  
等等。。。 l AF/O5b  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ~Q7)6%  
u2=gG.  
template < typename Func > >iefEv\  
struct func_return x8H%88!j*  
  { 3QlV,)}  
template < typename T > 6*3J3Lc_<  
  struct result_1 ^+Ho#]  
  { W\xM$#)m  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9Yih%d,  
} ; H"hL+F^  
.yp"6S^b  
template < typename T1, typename T2 > |BrD:+  
  struct result_2 oNV5su  
  { V_Owi5h  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Z]-C,8MM  
} ; pAwmQS\W  
} ; C1 qyjlR  
a&yIH;-  
fJ"#c<n  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 -&87nR(eW  
V. sIiE  
template < typename Func, typename aPicker > ~I^}'^Dbb  
class binder_1 1eG@?~G  
  { 4 qdLH^dX  
Func fn; {4u8~whLp  
aPicker pk; d0(GE4+/  
public : BPAz.K Q  
 q0Rd^c  
template < typename T > iO^z7Y7  
  struct result_1 &%YFO'>>}  
  { @bu5{b+8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; yxfV|ox  
} ; - zaqL\  
.;6G?8`  
template < typename T1, typename T2 > [5&zyIi  
  struct result_2 Q8:`;W  
  { wFr}]<=Mi  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,>-Q#  
} ; Zkn$D:  
iy&*5U  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} :/e= J  
v` 9^?Xw)  
template < typename T > )u{)"m`&[J  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lNV%R(  
  { Mp;yvatO  
  return fn(pk(t)); .BLF7> M1  
} fneg[K  
template < typename T1, typename T2 > :v/6k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }@Mx@ S  
  { 0>D:  
  return fn(pk(t1, t2)); D8+68_BEM  
} ^Pc>/lY$Q%  
} ; G$\2@RT9[  
BV=L.*  
LM_/:  
一目了然不是么? Pw4j?pv2  
最后实现bind p_hljgOV  
t(SSrM]  
;d17xu?ks  
template < typename Func, typename aPicker > 6MC*2}W  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 6km{= ```  
  { 3HsjF5?W  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); o6e6Jw  
}  >m!l5/  
_#c^z;!  
2个以上参数的bind可以同理实现。 =2%EIZ0oW  
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。 ^'8T9N@U  
{b@rQCre7  
十一. phoenix c"+N{$ vp  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 7#Qa/[? D  
*b" (r|Ko  
for_each(v.begin(), v.end(), Ty]/F+{  
( EXz5Rue LV  
do_ p9<OXeY   
[ S3"js4a  
  cout << _1 <<   " , " DI=Nqa)r  
] {aq\sf;i{  
.while_( -- _1), b~ ?TDm7  
cout << var( " \n " ) U5mec167  
) =+gp~RR,  
); t" 1'B!4  
;_0)f  
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: JWG7QH  
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 ^o't &  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 )@Yp;=l  
那么我们就照着这个思路来实现吧: WfVkewuPo  
{jzN  
%+$P<Rw7  
template < typename Cond, typename Actor > xJ9_#$ngeM  
class do_while =5&)^  
  { Yfy6o6*:  
Cond cd; lwLK#_5u  
Actor act; 2]NP7Ee8 Z  
public : uVqJl{e\  
template < typename T > ;?;D(%L  
  struct result_1 : o$ R@l  
  { @u/<^j3Q  
  typedef int result_type; 1G|Q~%cv  
} ; <9bQAyL9  
c>K/f7  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Xj$J}A@  
|aN0|O2  
template < typename T > fD q, )~D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fRT:@lV  
  { bi!4I<E>k  
  do <Q=ES,M  
    { ^e8R 43w:!  
  act(t); \{da|n -  
  } P<kTjG  
  while (cd(t)); ZP?k|sEH  
  return   0 ; c}mJ6Pt  
} #s1M>M)  
} ; ;JFE7\-mC  
NpD}7t<EF  
c i7;v9  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). %e7{ke}r  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 oKt<s+r  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 X5wS6v)#(  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 6u7 (}K  
下面就是产生这个functor的类: /+RNPQO O  
u7j-uVG  
z/fRd6|[  
template < typename Actor > @.*[CC;&  
class do_while_actor ~<, \=;b/  
  { q30WUO;  
Actor act; YH<F~F _  
public : C?rL>_+71  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} '*>LZo4  
t@.gmUUA  
template < typename Cond > mkBQX  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; QC<( rx  
} ; h9+ylHW_cp  
G !1- 20  
5?;'26iC  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 +nuv?QB/  
最后,是那个do_ 6WfyP@ f  
5F2+o#*h  
vkq?z~GA  
class do_while_invoker /N%f78 Z  
  { (53dl(L?  
public : =La}^  
template < typename Actor > lha )'   
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const F:pXdU-xf  
  { _$ixE~w-!  
  return do_while_actor < Actor > (act); T|.Q81.NE  
} FZ=6x}QZ  
} do_; cYR6+PKua  
bwVv#Z\r  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? a #@Q.wL  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 YGWb!|Z$  
最后来说说怎么处理break和continue +1d\ZZA|6&  
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。 V"$t>pAG  
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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