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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda zs-,Y@ZL  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 4l{La}Aj  
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, +b dnTV6  
`1 Tg8  
Kna@K$6{w=  
m}m|(;T  
  class filler b Sg]FBaW  
  { MLmk=&d  
public : Pi[(xD8  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 1(VskFtZF  
} ; =*WfS^O  
rsK b9G  
w (,x{Bg\  
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: $yZP"AsAR  
y$|OE%S  
;4vx+>-  
gqAN-b'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); %C >Win)g  
W$R@Klz  
P9#}aw+  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 WODgG@w  
a3_pF~Qx  
l'\m'Ioh  
^s/f.#'  
二. 战前分析 VC NQ}h[D  
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。 qEPC]es|T  
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 eG5xJA^  
T!H }^v  
F)tcQO"G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?CuwA-j  
  /* --------------------------------------------- */ GplEad $  
vector < int *> vp( 10 ); n\4sNoFI  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); (DKQHL;  
/* --------------------------------------------- */ lLL)S  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); gs=(h*  
/* --------------------------------------------- */ %t,Fxj4F  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 6.QzT(  
  /* --------------------------------------------- */ )>^!X$`3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); k!wEPi]  
/* --------------------------------------------- */ jL#`CD  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 8<X; 8R  
$[*<e~?  
-xU4s  
,A!0:+  
看了之后,我们可以思考一些问题: )ocr.wU@  
1._1, _2是什么? H}}C>p"!,  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 *Ag,/Cm]  
2._1 = 1是在做什么? +Rd;>s*.Y  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 a.s5>:Ct  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。  i(n BXV{  
Zm/I&  
&qae+p?  
三. 动工 %8g1h)F"S  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: HO9w"){d$  
lH 1gWe  
&X OFc.u  
96S#Q*6+R  
template < typename T > 9g`o+U{  
class assignment di]TS9&9  
  { /}$D&KwYg  
T value; W(,3j{d2i  
public : '/QS sZR  
assignment( const T & v) : value(v) {} }w/6"MJ[n  
template < typename T2 > ,ftKRq  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } {Z(kzJwN  
} ; J'Y;j^  
4b :q84  
f#b;s<G  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 4S3uzy%  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment R>n=_C  
*32hIiCm  
p5\B0G<m  
%oHK=],|1  
  class holder 8XdgtYm  
  { q=`i  
public : h@yn0CU3.  
template < typename T > :pvJpu$]  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const `(o:;<&3  
  { GX ;~K  
  return assignment < T > (t); 20A`]-D  
} R-J^%4U`7  
} ; #l#8-m8g)  
r: M>/Z/  
1 paLxR5  
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: T?HW=v_a  
q1?}G5a ?  
  static holder _1; = 4 wf  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 qvG@kuz8g5  
JK'FJ}Z4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1V:I }~\  
而不用手动写一个函数对象。 :kQydCuK  
6&`hf >  
y$[:Kh,  
M)1Y7?r]  
四. 问题分析 !\5w<*p8  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 VMIX=gTZ  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 O QGKH6q  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 T:I34E[  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 +^|_vq^XR  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Lz{z~xNHW.  
g0ks[ }f-  
五. 问题1:一致性 G4](!f!Kv  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| "Tz'j}< 9C  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ! G3Gr  
`IV7\}I|  
struct holder LY;Fjb yU  
  { n#^ii/H  
  // Dl@Jj?zc  
  template < typename T > gy>B 5ie  
T &   operator ()( const T & r) const %z~=Jz^  
  { L Q0e@5  
  return (T & )r; Kv9Z.DY  
} .F},Z[a&  
} ; Kk`Lu S?  
1]69S(  
这样的话assignment也必须相应改动: s@IgaF {  
}Xvm( ;  
template < typename Left, typename Right > "S H=|5+  
class assignment '^)}"sZ@G  
  { o$Ju\(Y$<+  
Left l; ^B:;uyG]M  
Right r; @;\0cE n>  
public : < 1[K1'7h  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} k(he<-GF\  
template < typename T2 > niqknqW<t  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } N "}N>xe2  
} ; _iL?kf  
X ,{ 3_  
同时,holder的operator=也需要改动: \PWH( E9  
TV=K3F5)M  
template < typename T > gxx#<=`  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const m?kyAW'|  
  { [5!dO\-[  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); iX[g  
} 2VzYP~Jg  
"}V_.I* +  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 DD2K>1A1  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Q':hmulT!  
WdH/^QvTP  
return l(rhs) = r; C;j& Vbf  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 SA7(EJ95  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: | kP utB  
?~b(iZ  
template < typename Tp > (zh[1[a  
class constant_t )+R n[MMp  
  { v2_` iwE  
  const Tp t; tv26eK 38  
public :  +IO>%  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} "Kdn`zN{  
template < typename T > 'ZB^=T  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const BM'!odRv  
  { K{{_qFj@<y  
  return t; *~>p;*  
} 1X&.po  
} ; g/fpXO\  
7[w<v(Rc  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 MXa^ g"  
下面就可以修改holder的operator=了 4(8tr D6  
pQKSPr  
template < typename T > a eeor  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 3 ye  
  { )Qd x  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); N -]/MB 8  
} |/vJ+aKq  
r4fHD~#l{  
同时也要修改assignment的operator() T4HJy|  
)9:5?,SO  
template < typename T2 > [ r8 ZAS  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } wV"`Du7E;  
现在代码看起来就很一致了。 OU"%,&J  
7oW Mjw\  
六. 问题2:链式操作 VOLj#H  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 zD79M  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 JD~;.3$/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。 \1Xk[%  
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。 (rd [tc  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 3_~iq>l  
Ph1XI&us9  
template < typename T > pX ^^0  
struct result_1 hU8Y&R)=9  
  { -g]Rs!w'  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 8&)v%TX  
} ; dy&UF,l6  
b1.*cIv}  
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: RI0^#S_{  
sa(.Anmlj  
template < typename T > Y8\P"q b  
struct   ref `x#Ud)g  
  { 2t-w0~O  
typedef T & reference; 6t6Z&0$h~  
} ; -f)fiQ-<  
template < typename T >  :^.wjUI  
struct   ref < T &> Jpj=d@Of70  
  { r8J7zTD&  
typedef T & reference; jC9us>b  
} ; iqQT ^  
L^3&  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: DAB9-[y+  
'7-Yo Q  
template < typename T > _1p8(n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 6<._^hyq  
  { w +t@G`d  
  return l(t) = r(t); `}}:9d  
} `hi=y BO  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 O1J&Lwpk,  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 zTF{ g+  
&X$T "Dp  
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 :8A+2ra&  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: =?<WCR C*  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 H\67Pd(Z6  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 N{;!xI v  
最后的布局是: s[yWBew  
                Add tnRf!A;m  
              /   \ z)qYW6o%  
            Divide   5 _M&TT]a  
            /   \ }}AIpYp,P  
          _1     3 jT{T#_  
似乎一切都解决了?不。 ,,'jyqD  
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。 t4WB^dHYp  
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。 Jz}nV1G(jz  
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: A`c%p7Z%  
>lQo _p(;  
template < typename Right > n~N>;m P  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Zd*$^P,|  
Right & rt) const k~Ex_2;#  
  { xM*_1+<dT$  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,XD" p1(|G  
} Td=4V,BN  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 { "y/;x/  
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。 RgJ@J/p"  
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。 xY^sC56Z  
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。 oL<#9)+2*  
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。 x84!/n^z  
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? :xh{SsW@  
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: \Pg~j\;F]  
37#&:[w>  
template < class Action > D*XrK0#Z`  
class picker : public Action CVj^{||eF  
  { { i5?R,a)  
public : PobX;Z  
picker( const Action & act) : Action(act) {} @T'^V0!-q:  
  // all the operator overloaded >rSjP1-F  
} ; zC?' Qiuh*  
"s2_X+4oY  
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。 L$ZjMJ  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: = tv70d'  
jkAjYR.  
template < typename Right > Kb.qv)6i*  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const mxa~JAlN_  
  { 3<0b_b  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =~#mF<z5  
} 6#=jF[  
H?$dnwR  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > !ifU}qFzK  
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。 o`U}u qrO  
P}bIp+  
template < typename T >   struct picker_maker Y-VDi.]W  
  { =C"[o\]VV  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 7- B.<$uC  
} ; -^_m(@A<~  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > -'rdN i  
  { k[6J;/  
typedef picker < T > result; OgQd yU  
} ; 2M %j-yG"  
uYJS=NGNA  
下面总的结构就有了: fPR_ 3qgQ  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 u[>"_!T  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 --yF%tRMP  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 '-iEbE  
至此链式操作完美实现。 L^J4wYFTO  
]#tB[G  
v 6~9)\!j  
七. 问题3 gf|uZ9{  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 /K=OsMl2b8  
 |/Nh#  
template < typename T1, typename T2 > -Q WvB  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]\, ?u /  
  { _`$Q6!Z)l  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); uLhGp@Dx  
} 7! O"k#  
coP->&(@U#  
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: 0PzSp ]  
aZ#FKp^8H  
template < typename T1, typename T2 > !xs}CxEyA  
struct result_2 %~rEJB@{  
  { "1O_h6 C  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ~7m`p3W@  
} ; )aS:h}zn  
c&['T+X  
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? V!}I$JiJ  
这个差事就留给了holder自己。 Cbbdq%ySI  
    m=l>8  
Lg:1zC  
template < int Order > qv!(In>u  
class holder; =RoE=) 1&-  
template <> [2:d@=%.  
class holder < 1 > ysaRH3M  
  { OC! {8MR  
public : ]_KWN$pd  
template < typename T > 7HkO:/  
  struct result_1 TTf j 5  
  { K\xz|Gq  
  typedef T & result; \!ZA#7  
} ; ]LE,4[VxRz  
template < typename T1, typename T2 > #MC#K{Xd  
  struct result_2 Gb')a/  
  { 0'sZ7f<e7  
  typedef T1 & result; X5WA-s(?0  
} ; g#S X$k-O  
template < typename T > LkbD='\=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #2=l\y-#  
  { 9Po>laT 5  
  return (T & )r; .Xlo-gHk  
} D+T/ Z)  
template < typename T1, typename T2 > ,xwiJfG; ]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const fTxd8an{  
  { mnTF40l  
  return (T1 & )r1; |W@ ~mrO  
} xQR/Xp!h  
} ; Dj/Hz\  
w1Bkz\95  
template <> Y3@+aA  
class holder < 2 > C(>!?-.  
  { =Jp:dM*  
public : 0f4 y"9m  
template < typename T > b+Q{Z*  
  struct result_1 VgPlIIHh5  
  { g? vz\_  
  typedef T & result; /#9P0@Y  
} ; b>5* G1  
template < typename T1, typename T2 > 1 |z4]R,<  
  struct result_2 J;sQvPHV8  
  { wOH:'sk["  
  typedef T2 & result; gj|5"'g%  
} ; 1 -Z&/3T]  
template < typename T > P`rfDQoZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  $H*8H`  
  { <gPM/ 4$G  
  return (T & )r; vhMoCLb  
} q,K|1+jn  
template < typename T1, typename T2 > B9l~Y/3|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +*OAClt+]  
  { 7a[6@  
  return (T2 & )r2; jd]L}%ax  
} 7,)E1dx -V  
} ; ?C CQm  
l#uF%;GDX  
qFVZhBC  
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> >。 tk0m[HN@eV  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Ztk%uc8_lM  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: k8G4CFg}wP  
PU%Zay  
return l(i, j) = r(i, j); ; &rxwL  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) .BjWZj  
zMepF]V  
  return ( int & )i; =nHkFi@D=t  
  return ( int & )j; &$ }6:  
最后执行i = j; A}! A*z<9  
可见,参数被正确的选择了。 |>P:R4P  
0~<?*{~  
HM(X8iNt  
TFldYKd/l  
^WU[+H ;  
八. 中期总结 ys!O"=OJ  
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: C{U*{0}  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 q'fOlq  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 I3Co   
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor A46dtFD{  
'RwfW|~6  
*56j'FX  
/?BTET  
nls$ wE  
.WeSU0XG  
九. 简化 %-YWn`yEm  
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。 rhYARr'  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 D=LsoASVI  
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: Mmgm6{  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 alxIc.[  
  +-*/&|^等 ?gu!P:lZS  
2. 返回引用。 E Id>%0s5  
  =,各种复合赋值等 R,7.o4Wt  
3. 返回固定类型。 <bn|ni|c"  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) .`*(#9(M9  
4. 原样返回。 Q?.9BM1V  
  operator, (^T}6t3+4  
5. 返回解引用的类型。 I+Y Z+  
  operator*(单目) oGXcu?ft  
6. 返回地址。 eVj 8u  
  operator&(单目) ^^V+0 l  
7. 下表访问返回类型。 )#Ecm<.^  
  operator[] dr8Q>(ZY  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 aR)UHxvX  
  operator<<和operator>> /2r&ga&  
| Eu#mN  
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。 TJcHqzcUc  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: :3se/4y}  
'[[IalQ?  
template < typename Left > eMOp}.zt|  
struct value_return %YuFw|wO  
  { 17:7w  
template < typename T > 9e;{o,r@  
  struct result_1 ](+u'8  
  { <e|B7<.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; .i7"qq.M  
} ; fX LsLh+~D  
OK@yMGz1I  
template < typename T1, typename T2 > fTy{`}>  
  struct result_2 !bW^G} <t  
  { bHDZ=Ik  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; UOe@R|79q  
} ; +>tSO!}[  
} ; t,~feW,  
mt *Dx  
4{$ L]toP  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait O/l/$pe  
xM&`>`;^e  
下面我们来剥离functor中的operator() 0sq?>$~Kc*  
首先operator里面的代码全是下面的形式: w~AO;X*Ke"  
w\JTMS$  
return l(t) op r(t) 9WL$3z'*  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) [L2N[vy;  
return op l(t) ;A?86o'?  
return op l(t1, t2) :dlG:=.W  
return l(t) op _:XX+ 3W7  
return l(t1, t2) op $B )jSxSy  
return l(t)[r(t)] RHI?_gf&  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] . N5$s2t  
FdxV#.BE  
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: tY`%vI [  
单目: return f(l(t), r(t)); xy^z_`  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]%(X }]}  
双目: return f(l(t)); opReAU'I  
return f(l(t1, t2)); `! )^g/>0i  
下面就是f的实现,以operator/为例 JPe<qf-  
\k%j  
struct meta_divide u0Opn=(_  
  { mN" g~o*  
template < typename T1, typename T2 > l=>FoJf!*<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) :W[d&e  
  { U;]h/3P  
  return t1 / t2; j-/F *P  
} Ix.Y_}  
} ; <OGXKv@  
V}/AQe2m&  
这个工作可以让宏来做: B|kIiL63 D  
!F)BTB7{<  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ CuYSvW  
template < typename T1, typename T2 > \ j>O!|V  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; oazy%n(KZ  
以后可以直接用 T:VFyby\w  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) >'{'v[qR[G  
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 s,8g^aF4  
(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。。。) +Y440Tz  
Vdb X4^V  
3Ebkq[/*%  
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  tZN'OoZ  
&BRi& &f  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > wGx*Xy1n<  
class unary_op : public Rettype QzD8 jk#  
  { 0 t0m?rVW  
    Left l; \aGTi pB  
public : w4;1 ('  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} hR~~k~84  
$McbVn)~f  
template < typename T > V?-OI>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5H/D~hr&  
      { t|cTl/i 4  
      return FuncType::execute(l(t)); cy( WD#^  
    } S!.H _=z%p  
8i?:aN[.1b  
    template < typename T1, typename T2 > W< :7z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f VpE&F  
      { sEEyN3 N  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ,&rHBNS  
    } +{H0$4y  
} ; ;Km74!.e7  
qBcwM=R3P  
629 #t`W\  
同样还可以申明一个binary_op 9\a;75a  
hd_<J]C  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > lb<D,&+  
class binary_op : public Rettype VgcLG ]tE[  
  { iCh,7I,m  
    Left l; Ce!xa\  
Right r; \[W)[mH_  
public : <%:,{u6  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  @1O.;  
NaYr$`  
template < typename T > *_!}g ]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -)$5[jM]  
      { S[I-Z_S  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Zp <^|=D  
    } 0XUWK@)P  
>m4Q*a4M  
    template < typename T1, typename T2 > ?Y\hC0a60  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $ {5|{`  
      { LV!<vakCK  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Zsx\GeE%:  
    } ~mK|~x01@  
} ; K%RjWX=H  
e)A-.SRiO$  
U6yZKK  
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 ="__*J#nze  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 |%c"Avc  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) N Obw/9JO  
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。 & ( i_s  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! B4 +A  
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。。。 Gsa~zGN  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 +/4wioGm  
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) m9 D' yXZ  
下面是修改过的unary_op Xjs`iK=w  
U3b&/z|b?  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > P1IL ]  
class unary_op l/g6Tv `w  
  { (~OP)F).  
Left l; c-q=Ct  
  Dwg_#GSr  
public : $ v0beN6MG  
]x:>!y  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]o3K  
1XPYI  
template < typename T > } za "rU  
  struct result_1 ((cRe6  
  { y`8 bx94jB  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 32x[6"T  
} ; 3*!w c.=  
bK#SxV  
template < typename T1, typename T2 > xnvG5  
  struct result_2 ]mT2a8`c.r  
  { T3,}CK#O   
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; L5 Q^cY]p  
} ; 3:"w"0[K3  
p4^&G/'  
template < typename T1, typename T2 > Y4Y~e p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6'45c1e   
  { B<\HK:%{  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); x". !&5  
} 5N(OW:M  
Ci_Qra 6  
template < typename T > kcG_ n  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l?)!^}Qc  
  { V[2}  
  return OpClass::execute(lt(t)); yV?qX\~*  
} Ld?'X=eQ  
7(l>Ck3B#  
} ; LDh,!5G-M  
%WlTx&jSgE  
3*=_vl3  
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 > PK 6CR  
好啦,现在才真正完美了。 SW)jDy  
现在在picker里面就可以这么添加了: )f,9 h  
 L30$  
template < typename Right > MFQyB+Z  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const %U6A"?To  
  { 7KL@[  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Lu CiO  
} DM,)nh6'  
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。 0Ua&_D"  
Z rv:uEl  
j]C}S*`"  
b3Q k;yz  
otX/sg.B*  
十. bind `j8pgnY>5~  
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。 }0,dG4Oo=  
先来分析一下一段例子 3~1Gts  
mDx=n.lIz  
055C1RV%  
int foo( int x, int y) { return x - y;} HD'adj_,  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 @FZbp  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 0Wj,=9q  
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。 RsYMw3)G  
我们来写个简单的。 BbiyyRa  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: z69u@  
对于函数对象类的版本:  &Ufp8[  
C_Z/7x*>d  
template < typename Func > BA[ uO3\4  
struct functor_trait @C%6Wo4l3  
  { U(Tl$#Bt  
typedef typename Func::result_type result_type; U\(71 =  
} ; Gt)ij?~  
对于无参数函数的版本: JIIc4fyy8s  
EJ(36h  
template < typename Ret > }2 Tq[rl~s  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 9kh MG$  
  { O>'tag  
typedef Ret result_type; y)"rh/;  
} ; <<b]v I  
对于单参数函数的版本: tW a'[2L  
mFeR~Bi>!  
template < typename Ret, typename V1 > Xmi~fie  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > e{9~m  
  { 0' oXA'L-J  
typedef Ret result_type; '4_c;](W  
} ; na|sKE;{  
对于双参数函数的版本: wqi0%Cu*  
684|Uuf7  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > I\x9xJ4x  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > IJt'[&D  
  { I$MlIz$l v  
typedef Ret result_type; Oxa8ue?  
} ; &=MVX>[  
等等。。。 <nb%$2r1  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy k~gOL#$  
`a!9_%|8  
template < typename Func > K7([Gc9  
struct func_return x NjQ"'i8  
  { D6H?*4f]  
template < typename T > G|[{\  
  struct result_1 (^(l=EN-<  
  { )$1>6C\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; c#>(8#'.U  
} ; 1;H"4u_IG&  
P%H  Dz  
template < typename T1, typename T2 > Sb> &m  
  struct result_2 1. +6x4%rV  
  { JSi0-S[Y{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ZOMYo]  
} ; 5A*&!1T  
} ; 8#V D u(  
HFI0\*xn(  
92t.@!m`  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 R^$|D)(  
C l,vBjl h  
template < typename Func, typename aPicker > Dsp$Nr%*  
class binder_1 \ ZE[7Ae  
  { M:{Aq&.  
Func fn; -YAtM-VL  
aPicker pk; YcX\t6VK  
public : ($kw*H{Ah^  
Z#L4n#TT  
template < typename T > aY#?QjL  
  struct result_1 "GQ Q8rQ  
  { P3: t 4^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; DrkTM<  
} ; a!E22k?((z  
iGu%_-S  
template < typename T1, typename T2 > {\(MMTQ  
  struct result_2 GaG>0 x   
  { ,d,2Q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Mh4MaLw  
} ; &.\7='$F  
jt on\9  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} L;%w{,Ji  
?nGiif  
template < typename T > ~qrSHn}+PU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #%\0][Xf  
  { .{h"0<x  
  return fn(pk(t)); @%R4V[Lo.  
}  r!?ga  
template < typename T1, typename T2 > pWGR #x'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'R79,)|;[  
  { { uaDpRt  
  return fn(pk(t1, t2)); )*;Tt @'y  
} >bh+!5Y0  
} ; %-540V{q  
BsIF3sS#9  
B#Ybdp ;  
一目了然不是么? P3&s<mh  
最后实现bind MO8}i?u=z  
d#rr7O  
I?3b}#&V9  
template < typename Func, typename aPicker > hpF_@n  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) THp_ dTD  
  { W^tD6H;  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); +Y sGH~jX  
} C e-ru)  
G<$:[ +w  
2个以上参数的bind可以同理实现。 SKL4U5D{  
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。 DWt|lO  
@(sz"  
十一. phoenix ZL6HD n!  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 9&eY<'MgP  
|q*yuK/  
for_each(v.begin(), v.end(), BV~J*e  
( 3U@jw,K!{A  
do_ j ~-N2b6z  
[ L3, /7  
  cout << _1 <<   " , " )j36Y =r3  
] Vke<; k-  
.while_( -- _1), 2?t@<M]  
cout << var( " \n " ) XjGS.&'I  
) =OH X5:Z  
); OX7=g$S 1  
Te+(7 Z  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: D;pI!S<#  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor  cca g8LC  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 F/s n"2  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Fc5.?X-  
kK[4uQQ  
S0^a)#D &  
template < typename Cond, typename Actor > + `|A/w  
class do_while |UXSUP @s  
  { 5qz,FKx5  
Cond cd; <1|[=$w  
Actor act; n~I-mR)"  
public : +8Lbz^#  
template < typename T > V"YeF:I  
  struct result_1 ~7PD/dre  
  { %~!4DXrMk  
  typedef int result_type; 8fXiadP#  
} ; :0J`4  
>C|pY6  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 9J3fiA_  
B6  0  
template < typename T > pm6#azQ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eYUb>M)  
  { k1wIb']m]z  
  do T*x2+(r  
    { ! ?g+'OM  
  act(t); FzInIif  
  } ;st0Ekni)  
  while (cd(t)); ;,f\Wf"BW  
  return   0 ; d0(zB5'}  
} s)1-xA{'.  
} ; ot}erC2~  
:?Ns>#6t  
yvd)pH<a2  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). [dJ!JT/X{  
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。 &,&+p0CSI!  
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。 < z<>E1ZLI  
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。 ,PlH|  
下面就是产生这个functor的类: 6w^P{%ul  
gm9*z.S\'  
i7Qb~RW  
template < typename Actor > :G _  
class do_while_actor 6 s=VU\  
  { `2.c=,S{  
Actor act; (]]hSkE  
public : bZ`v1d (r  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ofy"SM  
8b/$Qp4d  
template < typename Cond > <,} h8;Fr  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ~i.*fL_Y  
} ; }N g P`m  
7e"}ojt$  
N~)-\T:ap  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 FGV L[\  
最后,是那个do_ Q}AZkZ  
j9 nw,x$  
& zDuh[j}  
class do_while_invoker !5ps,+o  
  { (y9KO56.V&  
public : 2 @#yQB1  
template < typename Actor > (`.# n3{  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 6`e{l+c=F  
  { EX]+e  
  return do_while_actor < Actor > (act); +CSpL2@  
} d( v"{N}  
} do_; Dz}i-tw+  
'@{:Fr G*U  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? qb"S   
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 -@>{q/  
最后来说说怎么处理break和continue u&zY>'}zm  
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。 ^'X I%fEf  
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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