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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda :E_g"_  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 9^,Lc1"M>  
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, CsTF  
p<zSJLN  
d{XO/YQw  
|(pRaiJ  
  class filler %<E$,w>  
  { e<=cdze  
public : [onGNq?#  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} lp<g \  
} ; vV[eWd.o6M  
lLp^Gt^}w(  
q[HTnx  
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: lL{ 5SH<Q  
t *1u[~=  
5|l* `J)  
e?opkq\f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); IIg^FZ*]_  
LNrX;{ Z  
MZlk0o2  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 9/hrjItV  
OlAs'TE^  
Q?3Gk%T0[  
Qk\A c  
二. 战前分析 \=uKHNP?#  
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。 "ul {d(K3  
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 ]3VI|f$$  
<1FC%f/  
%F!1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #>%X_o-o23  
  /* --------------------------------------------- */ G>wqt@%r9  
vector < int *> vp( 10 ); twP,cyR  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); lz"OC<D}(  
/* --------------------------------------------- */ Cz 72?[6  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); pcYG~pZ9  
/* --------------------------------------------- */ c%&: 6QniZ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); #gp,V#T  
  /* --------------------------------------------- */ MKy[hT:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); zY,r9<I8_x  
/* --------------------------------------------- */ )6+eNsxMlC  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); _C(m<n  
c}y [[EX  
!X"K=zt"  
<(-3_s6-  
看了之后,我们可以思考一些问题: !OA]s%u  
1._1, _2是什么? }&n<uUDH  
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。 BB~OqZIP  
2._1 = 1是在做什么? D&}3$ 7>  
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。 Uc_'(IyO  
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。 Z7_m)@%;kk  
JS*m65e  
um4yF*3b9  
三. 动工 W6"v)Jc>_  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 3 |hHR  
qxFB%KqU  
eU<]o< \Qo  
O+?<h{"  
template < typename T > Au4yBm u  
class assignment r41\r,`Dj  
  { pcT:]d[1)  
T value; :cq9f2)  
public : 0TGLM#{  
assignment( const T & v) : value(v) {} >S'17D  
template < typename T2 > +RnkJ* l  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } J(c{y]`J  
} ; YN`H BFH  
 A-4h  
J.ck~;3  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 _Y8hb!#(  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ^@qvl%j  
Y}uCP1v  
\|E^v6E%0  
AgFVv5  
  class holder -PS#Z0>  
  { ve% xxn:  
public : \8<BLmf4U  
template < typename T > Hm$=h>rY9[  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const =,Dqqf  
  { WAn~ +=Ax  
  return assignment < T > (t); B>GE 9y5  
} q|Qk2M  
} ; qe!fk?T}  
=Qgt${|  
f. FYR|%tq  
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: SE),":aY  
`FsH}UPu b  
  static holder _1; z)9wXo#~  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 0&/b42W  
;PjQt=4K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); l2l(_$@3  
而不用手动写一个函数对象。 q|8{@EMT  
M-[ $L XR  
%*&UJpbA  
o>7ts&rk  
四. 问题分析 U2`'qsR1  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Q5FM8Q  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 # m[|2R  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 *cC_j*1@  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 rFC" Jx  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 =:/BV=tv  
!"<MsoY@  
五. 问题1:一致性 e 46/{4F,  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| /\H>y  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 LE*h9((  
aj?a^}X  
struct holder L+'Fs  
  { xo&]RYG[<  
  // W2z*91$  
  template < typename T > Sp}tD<V  
T &   operator ()( const T & r) const N_pJk2E  
  { 1qf!DMcdZ  
  return (T & )r; oiX+l5`pz  
} tl><"6AIP  
} ; 7{I h_.#  
1[jb)j1  
这样的话assignment也必须相应改动: |i ZfYi&^  
>2< 8kBF_  
template < typename Left, typename Right > h}]fn A  
class assignment ~M\I;8ne  
  { 7DIIx}A  
Left l; 4"xPr[=iG  
Right r; [+OnV&  
public : D<V~f B  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} kI:}| _  
template < typename T2 > qQ0cJIISb\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } S-YM%8A[  
} ; |]aE<`D  
Zc!@0  
同时,holder的operator=也需要改动: e'=MQ,EWd  
C-Ht(x|  
template < typename T > qA!]E^0*Ke  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ei6AV1| p  
  { MW PvR|Q  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); T}4/0yR2  
} )=-0M9e.{  
kdn'6>\  
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。 A0Zt8>w  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 bzvh%RsW  
E@P %v{)  
return l(rhs) = r; %s&ChM?8F  
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。 >-O/U5<!  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ]ix!tb.Q  
1c;6xc,ub  
template < typename Tp > #'q<v"w  
class constant_t lRv eHB&V  
  { g7&9"  
  const Tp t; /__PSK  
public : HgBGV0  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} aM{xdTYaU  
template < typename T > &m[Qn!>i6  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Wy ZL9K{?  
  { > ]8a3x  
  return t; "3<da*D1  
} 9 JWa$iBH@  
} ; Rcawc Y  
\4AM*lZ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ?_ dIIQ  
下面就可以修改holder的operator=了 tqy@iEz+  
eYC^4g%l(  
template < typename T > ** +e7k   
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const BbRBT@  
  { Q6XRsFc  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); a&k_=/X&  
} r%e KFS  
XfKo A0  
同时也要修改assignment的operator() kFQ8 y~>y}  
z Nl ,  
template < typename T2 > jZ%TJ0(H  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } \tRG1&{$%  
现在代码看起来就很一致了。 /[9t`  
e5OsI Vtjr  
六. 问题2:链式操作 nwN@DqO  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 /"?HZ% W  
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。 /'hCi]b@v  
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。 >/#KI~}'N  
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。 vBsP+K  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 3( ]M{4j  
7c;9$j  
template < typename T > jr)7kP@  
struct result_1 ^::EikpF%  
  { P1zdK0TM  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ~l$3uN[g  
} ; IJJ%$%F/  
M gC:b-&5_  
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: T<I=%P)  
m] W5+  
template < typename T > uK'&Dam  
struct   ref !gLkJ)  
  { LPwT^zV&N  
typedef T & reference; {>"NyY  
} ; S=xA[%5  
template < typename T > XUF\r]B,9  
struct   ref < T &> [lk'xzE  
  { "7 v-` i  
typedef T & reference; k@ K7yK  
} ; KE1ao9H8wR  
:0/q5_t  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: < Z|Ep1W  
oxj3[</'k  
template < typename T > vm'5s]kdh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const @w>zF/  
  { *FfMI  
  return l(t) = r(t); up2+ s#  
} (Z}>1WRju  
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。 U#n#7G6fRp  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 KK,Z"){  
zFQ&5@43  
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 &wU'p-V  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: $o+5/c?|  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 !;Jmg  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 BI:k#jO!  
最后的布局是: n9;;x%6.I  
                Add 9=,uq;  
              /   \ huudBc A[  
            Divide   5 5`]UE7gT  
            /   \ [DHoGy,P  
          _1     3 p7ir*r/2  
似乎一切都解决了?不。 c>1RP5vx  
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。 ZvGgmLN  
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。 \]9.zlB  
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: !m(4F(!"h  
]hud4i~  
template < typename Right > `p'Q7m2y/b  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 7n o5b] \  
Right & rt) const XM<KF &pVB  
  { +m}Pmi$  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); < pTTo  
} Eh| .  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 K\^ 0_F K  
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。 IZ3{>N V  
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。 3u>8\|8wz  
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。 h7X_S4p/Mg  
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。 1ZJQs6  
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? N 4K8 u'f^  
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: XCsiEKZ_i  
IkzTJ%>  
template < class Action > OquAql:   
class picker : public Action =N);v\ Q$!  
  { O9(r{Vu7u  
public : jxgj,h"}9`  
picker( const Action & act) : Action(act) {} GFk1/ F  
  // all the operator overloaded zciCcrJ  
} ; .bD_R7Bi6  
-S%x wJKM  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 +fKtG]$  
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: )R_E|@"  
q EUT90  
template < typename Right > ._z 'g_c(  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const QMo}W{D  
  { i77GE  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Q>qFM9Z  
} CJaKnz  
% p?b rc  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > r$wZt  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 +]:2\TTGI  
xKOq[d/8  
template < typename T >   struct picker_maker CY?G*nS?iK  
  { RQW6N??C  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 5~XN>>hp  
} ; ":Edu,6O  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Lh$dzHq  
  {  \4ghYQ:  
typedef picker < T > result; *pzq.#  
} ; 9^F2$+T[:  
8 iC:xcN3  
下面总的结构就有了: 1on'^8]0  
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。 s|bM%!$1  
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。 ~F, &GH  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ?v}Bd!'+P  
至此链式操作完美实现。 '[P}&<ie,  
P ,eH5w"  
3UUGblg`~  
七. 问题3 1U\$iy8}  
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。 O(H1P[  
qu6DQ@ ~YC  
template < typename T1, typename T2 > $t rAC@3O@  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9=dkx^q  
  { FZpKFsPx  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 9O,,m~B  
} Lb=W;9;  
%bb~Y"  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ~:sE:9$z  
qBk``!|s]  
template < typename T1, typename T2 > oCi ~P}r  
struct result_2 *HM?YhR  
  { ,je`YEC  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; P}3}ek1Ax  
} ; L$v^afP?  
1D([@)^  
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? $<)Yyi>6E  
这个差事就留给了holder自己。 ekf$dgoR  
    }ublR&zlp  
Y^ve:Z  
template < int Order > K% KZO`gO  
class holder; 10sK]XI  
template <> y@ek=fT%4  
class holder < 1 > \6j^k Y=  
  { 1ywU@].6J]  
public : 0WxCSL$#I  
template < typename T > r@)A k  
  struct result_1 @u4=e4eF`  
  { ? S=W&  
  typedef T & result; ^gro=Bp(  
} ;  h=RD O  
template < typename T1, typename T2 > nX%AeDBAT  
  struct result_2 5a8>g [2U  
  { \Xg?Ug*9w  
  typedef T1 & result; y)J(K*x/$  
} ; wod/&!)]A  
template < typename T > KAA3iA@>+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^Ip3A  
  { >X Qv?5  
  return (T & )r; mU{4g`Iw  
} ~0tdfK0c  
template < typename T1, typename T2 > yDd[e]zS`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8LM #WIm?  
  { jPu5nwvUV>  
  return (T1 & )r1; =LH}YUmd  
} h#f&|* Q5m  
} ; 4B O %{  
@6xGJ,s  
template <> 89eq[ |G_  
class holder < 2 > )q?$p9  
  { z)L}ECZh9  
public : -]"T^w ib  
template < typename T > M StX*Zw  
  struct result_1 E)'8U  
  { }B!cv{{  
  typedef T & result; qJs[i>P[W  
} ; x6yW:tUG5  
template < typename T1, typename T2 > hFb fNB3  
  struct result_2 Z(!pYhLq  
  { )@ PnTpL*  
  typedef T2 & result; 0g(6r-2)7  
} ; !QC<n/  
template < typename T > u35q,u=I  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0o/B{|rv  
  { [QEwK|!L  
  return (T & )r; Q)6va}2ai  
} #Q6w+"  
template < typename T1, typename T2 > =Lw3 \5l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3XVk#)lw  
  { I"Q<n[g0'  
  return (T2 & )r2; ua& @GXvZ  
} z%2w(&1  
} ; Kmry=`=A  
LcUlc)YH5  
)bW<8f2  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 X=_Z(;<&  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: kO3 `54  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: H @!#;w  
D9,! %7i  
return l(i, j) = r(i, j); m6so]xr  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ph^4GBR   
1mUTtYU  
  return ( int & )i; G,DOBA  
  return ( int & )j; kEAhTh&g*  
最后执行i = j; ,olwwv_8G  
可见,参数被正确的选择了。 @\!!t{y  
u6_jnZGB  
fPE?hG<x  
^CQ1I0  
PNmF}"  
八. 中期总结 r{"uv=,`  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: .Vh*Z<9S4  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 'O "kt T  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 v>I<|  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor FGVb@=TO>  
9v?V  
X% J%A-k]  
%|?1B$s0  
FE6C6dW{  
5'9.np F)  
九. 简化 i<:p.ug-O  
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。 N !IzB]  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 C={mi#G[/  
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: @.o@-3k  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 /+P5)q TKL  
  +-*/&|^等 hO;9Y|y  
2. 返回引用。 `@\^m_!}  
  =,各种复合赋值等 {,v: GMsm  
3. 返回固定类型。 C9Wojo.  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 44Qk;8*  
4. 原样返回。 OX)BP.h#  
  operator, "yri[X  
5. 返回解引用的类型。 2fBYT4*P;  
  operator*(单目) s"rg_FoL  
6. 返回地址。 .\4l'THn,0  
  operator&(单目) K{FhT9R'  
7. 下表访问返回类型。 Z!)f*  
  operator[] rIPl6,w~  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 G1r V<,#m  
  operator<<和operator>> x vJ^@w'  
H /%}R  
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。 >W~=]&7{s4  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: J" wKRy  
{e6 KJ@H6  
template < typename Left > &G=0  
struct value_return =BW9/fG  
  { GWh|FEqUbf  
template < typename T > iE+6UK  
  struct result_1 yjv&4pIc1  
  { $P_x v  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ~bFdJj 1*  
} ; K Dz]wNf  
%%x0w^  
template < typename T1, typename T2 > r4S=I   
  struct result_2 k) 3s?  
  { \d$Rd")w  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; f~v"zT  
} ; b\M b*o  
} ; 3 9yz~  
VK$zq5D  
777rE[\@b  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait EFv4=OWB  
:'ihE\j  
下面我们来剥离functor中的operator() u m{e&5jk  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Xiw@  
:4]J2U\@  
return l(t) op r(t) JQH7ZaN  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) }_vM&.GFlL  
return op l(t) F b2p(.  
return op l(t1, t2) XP4jZCt9  
return l(t) op U>1b9G"_  
return l(t1, t2) op mR!rn^<l  
return l(t)[r(t)] :OX$LCi  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] >OTl2F}4 !  
-Fa98nV.WB  
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: -UTV:^  
单目: return f(l(t), r(t)); +qZc} 7rJF  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); k)Zn>  
双目: return f(l(t)); P_mi)@  
return f(l(t1, t2)); T#Fn:6_=  
下面就是f的实现,以operator/为例 Yim#Pq&_  
mMslWe  
struct meta_divide fxOE]d8v  
  { <\Vi,,  
template < typename T1, typename T2 > \E~Q1eAJT  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) |thad!?  
  { 0ovZ&l  
  return t1 / t2; /xF 9:r  
} 6VGo>b;  
} ; ` )]lUvR  
:`;(p{  
这个工作可以让宏来做: !2wETs?  
VZIKjrKs  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ uGM>C"  
template < typename T1, typename T2 > \ p ^](3Vi(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; R^|!^[WE  
以后可以直接用 9Dy)nm^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) {DSyV:   
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 6G$/NW=L  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) t+jIHo  
^b:Xo"q#H  
y3Y2 QC(  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 )'=V!H#U*  
_J` |<}?t;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > > Z]P]e  
class unary_op : public Rettype #*+;B93 )  
  { gfx oJihE  
    Left l; l,^xX =,  
public : pAMo XJ`  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} >2nF"?"=  
R2SBhs,+R  
template < typename T > 4Sqvhz  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^z38<L=z"  
      { zv`zsqDJ  
      return FuncType::execute(l(t)); CJ0$;et  
    } ktU9LW~  
n}+wd9J*!2  
    template < typename T1, typename T2 > ?-4OfGN  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2$iw/ r  
      { QZ#3Bn%B5  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); @h!U  
    } cxL,]27Bu  
} ; s87 a %  
,!jR:nApE  
>'ie!VW@  
同样还可以申明一个binary_op f(^33k  
^NY+wR5Sn  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <\+Po<)3j  
class binary_op : public Rettype fmtuFr^a1  
  { yY'gx|\  
    Left l; pb~Ps#"Zg  
Right r; /7.wQeL9  
public : is64)2F](  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #)Ep(2  
PpW A f\  
template < typename T > RA! x  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L,f^mX0<  
      { mi*:S%;h  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); XSD"/_xD  
    } Fp wlV}:  
[SKP|`I>I  
    template < typename T1, typename T2 > $_ST:h&C  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "vv$%^  
      { '\Qf,%%.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); -Mr{+pf  
    } -$xKv4  
} ; D WsCYo  
GH [ U!J  
=ltbSf7  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 TXA. 6e  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 GjG{qR  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) c& 9+/JYMo  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 l_UXrnm/N  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! rOs)B21/  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 u?F7 L8q]  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 B.h0" vJ  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) mvUVy1-c  
下面是修改过的unary_op cpP.7ZR  
9|us<k  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > %Y#[% ~|(  
class unary_op x& mz-  
  {  "Nk`RsW  
Left l; x0}<n99qE  
  |:!E HFr  
public : Fcu Eeca  
WiPM <'  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} }Z~pfm_S  
8Sd?b5|G~  
template < typename T > " 8~f  
  struct result_1 K * xM[vO  
  { B^E2UNRA  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8A`p  
} ; q g) Af  
uJ2C+$=Ul  
template < typename T1, typename T2 > \c5#\1<  
  struct result_2 'p4da2%  
  { BaNU}@  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]w1BJZa36  
} ; mtiO7w"M\7  
<z~2d  
template < typename T1, typename T2 > #n6FQ$l8m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *y":@T  
  { %[+a[/  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); %fex uy4  
} wN/*|?`Z  
G}Qk!r  
template < typename T > d()zW7}W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =R"Eb1  
  { S)Ub/`f{s  
  return OpClass::execute(lt(t)); )'/nS$\E:  
} j\jL[hG_  
x mrugNRg  
} ; vTe$77n  
>*<6 zQf  
+73=2.C0  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug =:ya;k&  
好啦,现在才真正完美了。 ,?7xb]h  
现在在picker里面就可以这么添加了: e0G}$ as  
lEVQA*u[  
template < typename Right > 'p|Iwtjn>  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const oF 1W}DtA  
  { khKv5K#)  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); cq@_*:~Or  
} 3. K{T  
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。 Lk8W&|;0|  
5<:VJC<  
E)rOlh7  
O,V6hU/ *  
}]Gi@Nh|o  
十. bind >yPFL'  
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。 Bsih<`KF^  
先来分析一下一段例子 S1x.pLHj8  
*'AS^2'  
]iE.fQ?;J  
int foo( int x, int y) { return x - y;} jx5[bUp4u  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 lN][xnP  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3  01UR  
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。 ^J*G%*  
我们来写个简单的。 o\=i0HR9  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ib""Fv7{  
对于函数对象类的版本: q|Pt>4c5?  
eD` ,  
template < typename Func > f2SU5e2  
struct functor_trait %FR^[H]  
  { XeIUdg4>R  
typedef typename Func::result_type result_type; h.}t${1ZC  
} ; AD!<%h:  
对于无参数函数的版本: + 8K1]'t$  
ac+k 5K+  
template < typename Ret > I[cV"BDa  
struct functor_trait < Ret ( * )() > nDoiG#N0  
  { HqnKpZ  
typedef Ret result_type; N8MlT \+r  
} ; #?b^B~ #  
对于单参数函数的版本: '%]@a7w  
C&CsI] @g  
template < typename Ret, typename V1 > |)72E[lL  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > \+evZ{Pu  
  { y}:)cA~o(y  
typedef Ret result_type; H2FFw-xW  
} ; DESViQM  
对于双参数函数的版本: f2w=ln  
C^\*|=*\  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > X gx2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ~y-vKCp|  
  { y T1Qep  
typedef Ret result_type; 5qtmb4R~  
} ; EV?47\ ~  
等等。。。 d;NFkA(df  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy M~{P',l*  
ah!O&ECh  
template < typename Func > ]zwqGA  
struct func_return #()cG  
  { w;SH>Ax:  
template < typename T > |q.:hWYFpM  
  struct result_1 2dd:5L,  
  { Jn <^Q7N  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7)(`  
} ; V^$rH<  
v(Zi;?c  
template < typename T1, typename T2 > AZ9\>U@hD  
  struct result_2 %3l;bR>  
  { ^ Mvsq)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1f pS"_}  
} ; 4gkV]" H!  
} ; #Wc #fP  
T m@1q!G  
3}#XA+Z  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 b[[6X  
5q_OuZ/6  
template < typename Func, typename aPicker > }MavI'  
class binder_1 w[$nO#  
  { b\0Q:  
Func fn; va/4q+1GfH  
aPicker pk; MkNURy>n&  
public : j'40>Ct=i  
<Ec)m69P  
template < typename T > Va |9)m  
  struct result_1 ZAM+4#@  
  { +S5_J&~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; r(in]7  
} ; ]20 "la5  
>pH775I=  
template < typename T1, typename T2 > !{ESeBSCG  
  struct result_2 `TlUJ]d)  
  { 0i Z9a/v  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "O*W]e  
} ; ATmqq)\s  
mv%:[+!  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ,pa&he  
|Q)w3\S$  
template < typename T > \Af|$9boHz  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f~"V  
  { xE-c9AH  
  return fn(pk(t)); GWqY$YT  
} =E~5&W7  
template < typename T1, typename T2 > jme5'FR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3 cW"VrFy9  
  { g\{! 21M  
  return fn(pk(t1, t2)); Mm7n?kb6  
} %1?V6&  
} ; kdMS"iN8x  
|o=\9:wV  
v4>"p!_C  
一目了然不是么? x^O2Lj,w\  
最后实现bind +l?ro[#6&.  
73z|'0.  
eW*ae;-  
template < typename Func, typename aPicker > ;{q) |GRF  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) q>:&xR"ra  
  { rD U6 5j  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); )4_6\VaM  
} .yfqS|(  
<&0*5|rR  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Q%VR@[`\  
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。 2au(8IWu  
m3xj5]#^$  
十一. phoenix ?M-8Fp3 +  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: j _9<=Vu  
>.wd)  
for_each(v.begin(), v.end(), #M^Yh?~%w  
( ;6 qdOD6  
do_ *;yMD-=  
[ = 4WZr  
  cout << _1 <<   " , " Nl<,rD+KSD  
] ^}7t:  
.while_( -- _1), -QI`npsnV  
cout << var( " \n " ) p+sPCF  
) ~5!TV,>ls  
); f<sPh>n  
Hr*Pi3dSI  
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: YB3=ij!K  
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 s1\BjSzk  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 M Hyl=5  
那么我们就照着这个思路来实现吧: tMBy ^@p  
*^+xcG  
H'\EA(v+  
template < typename Cond, typename Actor > bl>b/u7/6  
class do_while g?AqC  
  { R|$`MX}'z  
Cond cd; Y4qyy\}  
Actor act; jsaCnm>&  
public : ;,-Vapz  
template < typename T > Ml/p{ *p  
  struct result_1 J+NK+,_*M  
  { OHnjI> /  
  typedef int result_type; \Y[)bo6s  
} ; (4f9wrK  
"3oU (RA  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} MV d 3*  
:@Dos'0Px  
template < typename T > 'I>#0VRr  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [_hhC  
  { FY S83uq0  
  do Bg0cC  
    { _";pk  _  
  act(t); xy3%z  
  } vl~   
  while (cd(t)); |B$\3,  
  return   0 ; Tn-]0hWkP  
} xLK0~|_#!  
} ; 'R'a/ZR`B7  
j4r,_lH^r  
-86:PL(I"  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). FF!g9>  
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。 qML*Kwg  
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。 R,+(JgJ  
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。 Byj~\QMD|  
下面就是产生这个functor的类: -?1J+}?  
 iPO S  
y+afUJT  
template < typename Actor > Hll}8d6[  
class do_while_actor Ht^2)~e~:  
  { Py]ci`27  
Actor act; +M&S  
public : Y mjS!H  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} mM{v>Em2K#  
~Fb?h%w  
template < typename Cond > swL|Ff`$  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; k\%v;3nBK  
} ; <uwCP4E  
O9)}:++T  
I'b]s~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。 ymX,k|lh  
最后,是那个do_ wR$8drn]Rq  
Ka\b_P&  
v nC&1  
class do_while_invoker QXj(U&#rp  
  { S5a<L_  
public : qDd/wR,44  
template < typename Actor > fr2w k}/b  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const (#M$t!'%  
  { JW'acD  
  return do_while_actor < Actor > (act); hP<qKVy  
} Q 9<_:3  
} do_; >D62l*VC)  
r!,V_a4n  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? f.^w/ GJO/  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ScoHtX3  
最后来说说怎么处理break和continue oz@6%3+  
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。 7!nAWlQ&-E  
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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