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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda . :a<2sp6  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 J {tVa(.  
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, )7Ixz1I9g  
a$$ Wt<&Y  
EnJ!mr  
=|,A%ZGF$  
  class filler PS@*qTin  
  { ,r`UBQ}?  
public : q@ZlJ3%l,  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} >f$NzJ}  
} ; !Lkm? (_  
"SR5wr   
"!KpXBc,>  
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: 3=- })X ;  
eFFc9'o  
9i%9   
WYszk ,E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); QDE$E.a  
_a5(s2wq+  
HnU Et/  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 au$"B/  
Hg+ F^2<y  
O+"ac /r  
!9 f4R/ ?  
二. 战前分析 u #~ ;&D*q  
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。 T)SbHp Y  
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 SlaDt  
Qf@iU%G  
WG5W0T_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7bF*AYM  
  /* --------------------------------------------- */ _^\$" nw  
vector < int *> vp( 10 ); n7l%gA*  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); d,9`<1{9  
/* --------------------------------------------- */ cdTsRS;E  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); -JV~[-,  
/* --------------------------------------------- */ X?o( b/F -  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 6rX_-Mm6w  
  /* --------------------------------------------- */ Bs!4H2@{(]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); P8I*dvu _  
/* --------------------------------------------- */ n]N96oD  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); `78V%\  
9[Qd)%MO  
L*JPe"N -e  
&`!^Zq vG  
看了之后,我们可以思考一些问题: M+xdHBg  
1._1, _2是什么? jH *)%n5,\  
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。 #T3 h}=  
2._1 = 1是在做什么? m*e YC  
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。 %XTA;lrz  
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。 A6"Hk0Hf  
vkcRm`.  
{9 PR()_  
三. 动工 @pza>^wk  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ~?Omy8#  
q/gB<p9  
L%cVykWY"  
w4:\N U  
template < typename T > GWP dv  
class assignment csQfic  
  { 3,eIB(  
T value; b,^*mx=  
public : ,FQK;BU!lh  
assignment( const T & v) : value(v) {} -J0WUN$2*  
template < typename T2 > rrBAQY|.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 1np^(['ih  
} ; ;LwqTlJ*[L  
= +Xc4a  
xN"Z1n7t  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 g:#d l\k  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment =VP=|g  
4)1;0,tlG  
"ZMkL)'7-  
1|Q vN1?  
  class holder -9Ws=r0R  
  { \5><3*\  
public : ;%!m<S|%k  
template < typename T > ,?-\ x6  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const `,>wC+}  
  { PX,rWkOce  
  return assignment < T > (t); sz95i|@/  
} D!LX?_cD1i  
} ; 2WBq  
KFWJ}pNq  
-uR72f  
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: "^CXY3v  
_}Ps(_5D  
  static holder _1; #=,(JmQPt  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 )R)a@op  
j|(Z#3J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); WE!vSZ3R  
而不用手动写一个函数对象。 h y-cG%f  
n&XGBwgW  
K%g;NW  
SW?p?<  
四. 问题分析 +|RB0}hFS-  
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。  u\e\'\  
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。 1cJsj  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 / !xF?OmVd  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Zm TDQ`Ix  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 hkL5HzWn  
I4_d[O9  
五. 问题1:一致性 )9j06(<A  
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?| peVq+(=.  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 o4^Fo p  
}xb=<  
struct holder M#jN-ix  
  { P&A|PY,P  
  // df*w>xS  
  template < typename T > MBr:?PE7  
T &   operator ()( const T & r) const \c`oy=qY0  
  { CQg X=!q  
  return (T & )r; ] Uc`J8p,  
} ZU&"73   
} ; 3 /6/G}s  
(Ye>Cp+]  
这样的话assignment也必须相应改动: F@<0s&)1  
:VA.QrKW  
template < typename Left, typename Right > t 0O4GcAN  
class assignment )/t6" "  
  { QTJu7^ O9  
Left l; F 1W+o?B  
Right r; #gZ|T M/h  
public : mV\$q@sII  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8n)WW$  
template < typename T2 > yXfMzG  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } KX+ey8@[  
} ; MWwJzVL8  
_ n O.-  
同时,holder的operator=也需要改动: D'i6",Z>  
M}FWBs'*|  
template < typename T > Bq}x9C&<  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ;)/@Xx  
  { oK+Lzb\d{M  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); U6j/BJT"  
} ej[Su  
Xa,&ef&q  
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。 /=T"=bP#/  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 DdjCn`jqlf  
YMB~[]$V<  
return l(rhs) = r; #+jUhxq  
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。 gY5l.&  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: McP.9v}H0_  
vDDljQXw4  
template < typename Tp > Hn^sW LT  
class constant_t Zh? V,39  
  { hU+#S(t>b  
  const Tp t; eoL0^cZj  
public : @?M; 'xMbB  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} QX+Y(P`vMK  
template < typename T > 8J^d7uC  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 2<m Q,,j  
  { cf&C|U  
  return t; oVreP  
} fv/v|  
} ; !|(Ao"]  
~=Fk/  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 o[imNy~~  
下面就可以修改holder的operator=了 BArJ"t*/z  
%0 qc@4  
template < typename T > 2X^iV09  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const `U!(cDY  
  { Ga?UHw~  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 6T]Q.\5BZ  
} ec#_olG%  
A` =]RJ  
同时也要修改assignment的operator() %Au T8  
> `0| X  
template < typename T2 > P2|}*h5(  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Ipg\9*c`  
现在代码看起来就很一致了。 nHE+p\  
&'NQ)Dn  
六. 问题2:链式操作 /LSq%~UF  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Jfe~ ,cI  
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。 ItMl4P`|  
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。 Vj29L?3  
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。 \2(MpB\_6!  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct tI `w;e%HN  
]m RF[b$  
template < typename T > x}uwWfe3  
struct result_1 RlPjki"Mg  
  { ~;TV74~rr  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; _pJX1_vD  
} ; l;XUh9RF`A  
+V6j`  
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: VN?<[#ij  
IM$ 'J  
template < typename T > bL+sN"Km  
struct   ref l DgzM3  
  { Mp!2`4rD  
typedef T & reference; ZV0) ."^Z  
} ; _Wq7U1v`  
template < typename T > )x y9X0  
struct   ref < T &> X5|?/aR}  
  { \%Pma8&d  
typedef T & reference; >qr=l,Hi  
} ;  <Wp`[S]r  
GcPB'`!M  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: jc3ExOH  
(L]T*03#  
template < typename T > o,iS&U"TC  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ^XtHF|%0T  
  { 9t,aT!f  
  return l(t) = r(t); S^*(ALFPj  
} T]5U_AI@  
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。 ':5U&  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 L2:oZ&:u`J  
B(HNB\3u  
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 >?H_A  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: <6~/sa4GN  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 \UV T_=Y  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 4yJ01s  
最后的布局是: TiwHLb9  
                Add jFI]54,  
              /   \ ,:\zXESy4  
            Divide   5 ZYpD8u6U  
            /   \ / n C$?w  
          _1     3 h5h-}qBA  
似乎一切都解决了?不。 yTMGISX5  
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。 BN bb&]  
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。 O% j,:t'"  
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: i[V,IP +  
 p1[WGeV  
template < typename Right > w+:+r/!g  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ?,A8  fR  
Right & rt) const + xkMW%e<  
  { 6PVlZ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #CBo  
} ]kU~#WT  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 _A# x&<c  
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。 "'LOaf$X  
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。 `0/gs  
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。 x %!OP\  
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。 DY%T`}  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? vwSX$OZ  
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: #oS  
aG8;,H=%,  
template < class Action > }1E_G  
class picker : public Action "@):*3 4  
  { `\}zm~  
public : l7FZ;%&  
picker( const Action & act) : Action(act) {} FZLzu  
  // all the operator overloaded }sm56}_  
} ; Wl^/=I4p#  
t2U]CI%  
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。 $(!D/bvJ  
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: b]s%B.h  
^Ypb"Wx8  
template < typename Right > |R|U z`  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const o8yEUnqN  
  { E,nYtn|B  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =&<$I  
} :+X2>Lu$FA  
tI6USN%  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 1+y6W1m^R  
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。 blQzVp-  
Xj&~N;Ysb  
template < typename T >   struct picker_maker }][|]/s?42  
  { 2&G1Q'!  
typedef picker < constant_t < T >   > result; f1,$<Y|qU  
} ; WG!;,~f>o  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > mU0r"\**c3  
  { ;Bc<u[G  
typedef picker < T > result; lyc{Z%!3  
} ; w[n>4?"{  
#+5mpDh  
下面总的结构就有了: GF,|;)ly  
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。 @XSu?+s)  
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。 M#gGD-  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Jb-QP'$@  
至此链式操作完美实现。 6 GevO3  
DcvmeGl  
X;[zfEB  
七. 问题3 M5bj |tQ4  
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。 )@&?i.  
ucm.~1G(  
template < typename T1, typename T2 > kl<B*:RqH  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Bjrv;)XH  
  { ClVpb ew  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); zk_hDhg&'  
} -W"0,.Dvg  
R)d 7b,_Yd  
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: F/,<dNJ  
NCh(-E  
template < typename T1, typename T2 > Q)i`.mHfFI  
struct result_2 b5,}w:  
  { !/lY q;$R  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ;w&yGm  
} ; ,f""|X5  
*Zo o  
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? ;{C{V{  
这个差事就留给了holder自己。 jtOsb91c}  
    9Q5P7}%p  
w*R-E4S?2  
template < int Order > ~rfjQPbh9x  
class holder; *"bp}3$^^  
template <> ;77o%J'l  
class holder < 1 > .F$AmVTN  
  { uTloj .  
public : 8`?j*FV7kq  
template < typename T > >u[1v  
  struct result_1 JF\viMfR  
  { ; SM^  
  typedef T & result; hCoL j6Vx  
} ; wef^o"aP  
template < typename T1, typename T2 > |dzF>8< )  
  struct result_2 6OW-Dif^AG  
  { s;M*5|-  
  typedef T1 & result; Z|GkM5QH:  
} ; 3^UsyZS)  
template < typename T > [$Bb'],k  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const A)\DPLAG  
  { odn`%ok  
  return (T & )r; #iDFGkK/  
} i */U.'#  
template < typename T1, typename T2 > |;-r};  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,#O8:s  
  { xA E@cwg  
  return (T1 & )r1; ,F Vy:"FR  
} 5hK\YTU  
} ; tP{$}cEY  
o+Z9h1z%,  
template <> 6x{IY  
class holder < 2 > l!` 0I] }  
  { % "^XxVJ*  
public : m3-J0D<  
template < typename T > 93DBZqN  
  struct result_1 iCKwd9?)  
  { ]w_)Spo.  
  typedef T & result; ,O!aRvzap  
} ; [0#hgGO]P  
template < typename T1, typename T2 > uy:=V }p  
  struct result_2 KHN ,SB  
  { W fNMyI  
  typedef T2 & result; A$6b=2hc>  
} ; Af<>O$$6  
template < typename T >  O+j:L  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )c !S@Hs  
  { Q>yt O'v1  
  return (T & )r; #wiP{+%b  
} +cH(nZ*f  
template < typename T1, typename T2 > ]l%.X7M9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Ti'kn{ Zv  
  { vDvGT<d  
  return (T2 & )r2; $SR]7GZ  
} 3>Snd9Q  
} ; AoeW<}MO  
X+8p2xSO|  
`1]9(xwhQ0  
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> >。 W F<V2o{k  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: #+k[[; 0  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: yRkMR$5&  
;$< ek(i7  
return l(i, j) = r(i, j); p\ S3A(  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) FG:BRS<m~  
 Jx w<*  
  return ( int & )i; edx'p`%d5  
  return ( int & )j; gw T,D.'Ut  
最后执行i = j; +~O{ UGB=  
可见,参数被正确的选择了。 >oDP(]YGg  
2z3A"HrlA  
k)Wz b  
2zu~#qU[)M  
kELyD(^P`  
八. 中期总结 12dW:#[  
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: 89mre;v`  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 |pSoBA9U  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 f@L{*Upj+  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor MDt?7c  
P^W47 SO  
tb3fz")UC  
yG$@!*|  
;(6lN<i U  
%$| k3[4V  
九. 简化 I=a$1%BzEX  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 }j*/>m  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 0u2uYiE-l  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: p5VSSvV\K  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 |LH*)GrD*t  
  +-*/&|^等 ! -@!u   
2. 返回引用。 ZH_4'm!^g|  
  =,各种复合赋值等 l}c2l'  
3. 返回固定类型。 %=y3  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 1G.gPx[  
4. 原样返回。 rxeXz<  
  operator, F:GKnbY  
5. 返回解引用的类型。 F*:NKT d  
  operator*(单目) @$Kq<P  
6. 返回地址。 "e<. n  
  operator&(单目) Uy|=A7Ad c  
7. 下表访问返回类型。 <OSvRWP)  
  operator[] _O9H. _E  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 '$-,;vnP0  
  operator<<和operator>> ER1mA:8>E  
z}&C(m:al  
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。 ^ZWFj?`\UV  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: )uuEOF"w  
v} ;qMceJ  
template < typename Left > %ab)Gs  
struct value_return +J8/,d  
  { ) '`AX\  
template < typename T > 4,ynt&  
  struct result_1 [ c[MQA0  
  { ?QT"sj64w  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; NVWeJ+w  
} ; m>dcb 6B+g  
e4%*I8 ^e  
template < typename T1, typename T2 > 810<1NP  
  struct result_2 8'WMspX  
  { | 8Egw-f  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; m{dyVE  
} ; ,T*_mDVY  
} ; "`*a)'.'^c  
dN/ "1%9)  
yx w27~  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait HmB[oH "x  
%g@3S!lK  
下面我们来剥离functor中的operator() aevG<|qP  
首先operator里面的代码全是下面的形式:  `pd   
S*m`'  
return l(t) op r(t) L[Yp\[#-q  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) zo7XmUI3P  
return op l(t) \M"^Oe{Dy?  
return op l(t1, t2) 6 #x)W  
return l(t) op cm 9oG  
return l(t1, t2) op ' raB  
return l(t)[r(t)] Q}?N4kg  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] avt>saR  
^&';\O@)  
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: H;*a:tbxO+  
单目: return f(l(t), r(t)); PUjoi@]  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); n &\'Hm  
双目: return f(l(t)); <+-Yh_D  
return f(l(t1, t2)); JQ/t, v$G  
下面就是f的实现,以operator/为例 keQXJ0  
IgiF,{KE,  
struct meta_divide Ce5w0&VlS  
  { 9oz(=R  
template < typename T1, typename T2 > M o"JV  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) |;.Pj 3)-  
  { }EedHS  
  return t1 / t2; :m++ iR  
} =2nn "YVP  
} ; U!\2K~  
oWx_O-_._  
这个工作可以让宏来做: si^4<$Nr%j  
lsB9;I^+x  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ dm,}Nbc91(  
template < typename T1, typename T2 > \ 5rfH;`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ,jbGM&.C  
以后可以直接用  M<Wn]}7!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ksu}+i,a  
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 Ev+HWx~Y  
(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。。。) ~3'RW0  
b\?7?g  
pM&]&Nk  
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 ]|,q|c,  
ws>WA{]gq  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]{,Gf2v;;d  
class unary_op : public Rettype Hbjb7Y?[  
  { ! EX?m }7  
    Left l; b46[fa   
public : O}K_l1  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} MegE--h  
X-)RU?  
template < typename T > +}7Ea:K   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ceFsGdS  
      { {Ax)[<i  
      return FuncType::execute(l(t)); "U% n0r2  
    } D!bKm[T  
Uvjdx(fY[a  
    template < typename T1, typename T2 > f0 uUbJ5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  <+AIt  
      { ""1#bs{n  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); hWD !  
    } ,4^9cFVo  
} ; bQ-Gp;]  
4M @ oj  
{OB-J\7Y  
同样还可以申明一个binary_op Zm%VG(l  
|SGgy|/a#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .FIt.XPzv  
class binary_op : public Rettype k}-yOP{  
  { q>_vE{UB  
    Left l; vk  @%R  
Right r; };&HhBc!g  
public : B4]AFRI  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )Y3EQxXa  
$[Tt#CJ w  
template < typename T > &/Eg2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J=I:T2bV&s  
      { {S[I_\3  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); [Q4_WKI0T  
    } P^ptsZ%  
9 YP*f  
    template < typename T1, typename T2 > x|]\1sb"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aSc{Ft/O  
      { ;mEwQ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); sK+ (v  
    } OnZF6yfN=3  
} ;  t?gJNOV  
yJ%t^ X_  
k*5'L<&  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Lp_$?MCD.  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 EQ4#fAM)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 25UYOK}!  
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。 c\At0.QCA  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! $tI]rU  
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。。。 _ `H.h6h  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 i=YXKe6fD  
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) puOC60zI  
下面是修改过的unary_op J , V  
CJJD@=  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Jlp<koy  
class unary_op  3P1&;  
  { :M06 ;:e  
Left l; /D<"wF }@J  
  g& k58{e  
public : Frk cO  
L'l F/qe^  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} :p' VbQZ{  
[]|;qHhC~(  
template < typename T > &-M]xo ^  
  struct result_1 s2FngAM;f  
  { vv6?V#{  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; $$hv`HE^l  
} ; v!H:^!z  
1~J5uB4  
template < typename T1, typename T2 > SVagT'BB  
  struct result_2 c"7j3/p  
  { MM?`voj~`p  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; w5*Z!  
} ; p~2UUm V  
NBjeH tT  
template < typename T1, typename T2 > mffIf1f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f6!D L<  
  { 4,G w#@  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); + E/y ~s  
} ; dd Q/  
Gs dnf 7  
template < typename T > oE?QnH3R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &.Q8Mi aT  
  { F2 ~%zNe  
  return OpClass::execute(lt(t)); >xu [q\:"  
} vMla'5|l  
\'Z<P,8~  
} ; ow6*Xr8eQ  
RKZ6}q1n  
]3B%8  
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 G^wtE90  
好啦,现在才真正完美了。 Q7gY3flg  
现在在picker里面就可以这么添加了: FJNF%a)x2I  
J:j<"uPm  
template < typename Right > I]nHbghcW  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ceT&Y{T  
  { `zpbnxOL$T  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); uj|BQ`k  
} k~3.MU  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ~D[?$`x:  
1l8Etp&<  
HKO739&n}  
;AJTytE>%  
x9W(cKB'S  
十. bind J*fBZ.NO  
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。 ?BA^YF  
先来分析一下一段例子 q<#>HjC  
!yOeW0/2[  
&o3K%M;C?  
int foo( int x, int y) { return x - y;} w}R~C   
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ww k PF  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 1w(JEqY3h:  
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。 sJ z@7.  
我们来写个简单的。 x]|+\1  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: EGq;7l6u&?  
对于函数对象类的版本: Q,h7Sk*  
*i{Y9f8  
template < typename Func > X+k}2HvNG  
struct functor_trait 'R<&d}@P*#  
  { US [dkbKo  
typedef typename Func::result_type result_type; X^9d/}uTa  
} ; %ir:AS k  
对于无参数函数的版本: W5L iXM  
;6ecrQMw&  
template < typename Ret > {%2vGn  
struct functor_trait < Ret ( * )() > fF vF\  
  { -u!FOD/  
typedef Ret result_type; ^D`v3d  
} ; Nc Pgq?3p  
对于单参数函数的版本: 6r: ?;j~l  
b1XRC`Gy  
template < typename Ret, typename V1 > 0Uk@\[1ox  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > z7M_1%DEx  
  { 73#x|lY  
typedef Ret result_type; ?Iyo9&1&  
} ; A\_|un%  
对于双参数函数的版本: #rO8Kf  
mGUO6>g  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > m'\2:mDu0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > rNjn~c  
  { =0;}K@(J  
typedef Ret result_type; Uy ?  
} ; :c9U>1`g&  
等等。。。 Y{v(p7pl  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 0;4t&v7  
joKIrS0y  
template < typename Func > U j+j}C  
struct func_return G7--v,R1x  
  { ]?x: Qm'yo  
template < typename T > "YdEE\  
  struct result_1 >9RD_QG7  
  { #ET/ =  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :1t~[-h^  
} ; /kt2c[9  
s&\I=J.  
template < typename T1, typename T2 > jM-)BP6f4  
  struct result_2 +xc'1id@[  
  { /%_OW@ ?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; lEHzyh}2k  
} ; VJ ^dY;  
} ; 3^s/bm$g  
|6=p{ y  
xss`Y,5?  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 %dQxJMwj  
E0 `Lg c  
template < typename Func, typename aPicker > =K{\p`?  
class binder_1 }y9mNT  
  { F(na{<g};  
Func fn; JXyM\}9-X  
aPicker pk; /mp*>sNr6  
public : cZ)}LX  
rQ7+q;[J  
template < typename T > lA>DS#_  
  struct result_1 /-#I_>:8'  
  { uV 7BK+[O  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?c0xRO%y  
} ; rvr-XGK36\  
gJ2>(k03y  
template < typename T1, typename T2 > N^Bo .U0\  
  struct result_2 \GHiLs,!  
  { ^pJ!isuqu  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <7-J0btV  
} ; uYE`"/h,1e  
detwa}h[0  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} i hh/sPi  
+-E~6^>  
template < typename T > IpP~Uz  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -?(E_^ng  
  { #> j.$2G>  
  return fn(pk(t)); #!)n {h+  
} ;vt8R=T  
template < typename T1, typename T2 > <!pY$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C -iK$/U  
  { It{;SKeo  
  return fn(pk(t1, t2)); ?s:d[To6  
} d6W SL;$  
} ; lkBdl#]9  
o1<_fI  
;\p KDPr  
一目了然不是么? <n(*Xak{a  
最后实现bind }!6\|;Qsz,  
Uh][@35 p  
ATR!7i\|  
template < typename Func, typename aPicker > jAud {m*T  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) PG,_^QGCX  
  { o`Ta("9^  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);  |jM4E$  
} x:nKfY5  
.jj$Kh q]  
2个以上参数的bind可以同理实现。 t*?0D\b 2  
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。 $ aUo aI  
*6} N =Z  
十一. phoenix {#{DH?=^)u  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: p ZZc:\fJ  
hXA6D)   
for_each(v.begin(), v.end(), S%Us5`sd  
( P LueVz  
do_ Qci4J  
[ V =-WYu  
  cout << _1 <<   " , " L: z?Zt)|  
] {Lm~r+ U  
.while_( -- _1), &o<F7U'R  
cout << var( " \n " ) 9k6r_G"  
) 3"P }n  
); Q_t`.jus  
k2AJXw  
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: 6qp%$>$Vt;  
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 J.8IwN1E  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ##4GK08!  
那么我们就照着这个思路来实现吧: G8;w{-{m  
El@(mOu|  
k70|'*Kh  
template < typename Cond, typename Actor > mL4]l(U  
class do_while ]Oif|k`{  
  { D#o}cC.  
Cond cd; 0D&t!$Ibf  
Actor act; PpgP&;z4  
public : h}xeChw]  
template < typename T > EbdfV-E  
  struct result_1 p1|f<SF')  
  { K=,F#kn  
  typedef int result_type; Q*b]_0Rb  
} ; _~T!9  
K5XK%Gl"  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Q^#;WASi  
+mp@b942*  
template < typename T > ,j$Vvz   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `3hSL R  
  { ('hE r~&  
  do 6C+"`(u%V  
    { >mjNmh7  
  act(t); UNkCL4N  
  } x(eb5YS  
  while (cd(t)); qIAoA .  
  return   0 ; Yx>"bv  
} R@`y>XGNJ  
} ; 9t#S= DP  
,.qMEMm  
yfC^x%d7G  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). fOMvj%T@2  
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。 :M6+p'`j  
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。 l!g]a2x*  
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。 INyk3`FT  
下面就是产生这个functor的类: 7%{ |  
aM$W*- Y  
:"!9_p(,,  
template < typename Actor > eR3$i)5  
class do_while_actor 6A=8+R'`F  
  { 4X *>H  
Actor act; m:/ wG& !  
public : _X'"w|0  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} b&5lYp"d  
qvv2O1c"A  
template < typename Cond > h`H,a7  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; -G|G_$9  
} ; w#g#8o>'  
Yp:KI7  
A4]s~Ur  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 zD?K>I=  
最后,是那个do_ Jzp#bgq}|  
bpxeznz  
Y}vr>\  
class do_while_invoker G2^et$<{uU  
  { p+Y>F\r&w  
public : 7H|$4;X^  
template < typename Actor > U2%.S&wS,e  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 3dDX8M?  
  { HWVtop/  
  return do_while_actor < Actor > (act); ~jb"5CX  
} nQ/E5y  
} do_; jH6&q~#  
DzheoA-+L'  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? eBJUv]o %  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Q8_ d)t|  
最后来说说怎么处理break和continue +L5\;  
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。 >|Cw\^  
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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