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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda by8d18:it  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 )]qFI"B7  
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, c1:op@t  
@ju-cv+  
ZU "y<  
% qAhE TZ%  
  class filler ]/d2*#  
  { Th,2gX9  
public : MgtyO3GUAD  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} tbOe,-U-@  
} ; ( !Ml2  
P<2yCovn`  
xsAF<:S\  
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: r-Dcc;+=Q  
5l)p5Bb48c  
ih~c(&n0  
-F5U.6~`!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 4r5,kOFWb  
z': >nw  
x!"!oJG^k  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 \ 2".Kb@=  
(iWNvVGS  
W:EXL@  
n\cP17dr  
二. 战前分析 88G[XkL$2  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ;=uHK'{  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 rx^pGVyg  
eJy@N  
IOmIkx&`GP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4>5%SzZT\3  
  /* --------------------------------------------- */ -,5g cD  
vector < int *> vp( 10 ); K5 w22L^=+  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); _=}Y lR  
/* --------------------------------------------- */ H56e#:[$  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); qw_qGgbl  
/* --------------------------------------------- */ _n{N3da  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); j83p[qR7o  
  /* --------------------------------------------- */ '`3-X];p  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Ogjjjy84vM  
/* --------------------------------------------- */ S2fw"1h*x  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); )Ba^Igb}  
I [e7Up  
MGmtA(  
c~C :"g.y  
看了之后,我们可以思考一些问题: _Yh4[TT~/  
1._1, _2是什么? ~CM{?{z;  
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。 ff:&MsA|,  
2._1 = 1是在做什么? Jv)]7u  
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。 (.n" J2qj  
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。 _$=xa6YA  
m9PcDhv  
Js=|r;'  
三. 动工 ;G},xDGO_m  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: h_CeGl!M}  
PDpIU.=!0  
FAQ:0 L$G  
?T4%"0  
template < typename T > Zn9w1ev  
class assignment I1}{7-_t  
  { \XB71DUF  
T value; FG8bP  
public : zBjqYqZ<+  
assignment( const T & v) : value(v) {} o[cKh7&+  
template < typename T2 > -rH3rKtf~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } p>!r[v'  
} ; 1":{$A?OB  
aa".d[*1  
U7ajDw  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 2r* o  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment -Xd/-,zPY  
WVo%'DtF`  
ZE=~ re  
L)w& f  
  class holder 2"i<--Y  
  { a7d782~  
public : nFB;!r  
template < typename T > -D(Ubk Pw  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const !w/~dy  
  { J'7){C"G$  
  return assignment < T > (t); Gwvs~jN  
} c/x(v=LW  
} ; $[|8bE  
L50`,,WF  
[tBIABr  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: b(XhwkGVq  
GN~:rdd  
  static holder _1; H}}t )H  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 <`N\FM^vo  
sJ0y3)PQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); H$[--_dI{  
而不用手动写一个函数对象。 WrD20Q$9Q  
{)%B?75~  
goHr# @  
IXg${I}_Q  
四. 问题分析 J#X7Ss  
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。 Vy5Q+gw  
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。 :X$&g sT/,  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 4XKg3l1  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 <~Y4JMr"  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 wvc?2~`  
r^\^*FD |  
五. 问题1:一致性 Q5jP`<zWU  
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?| =ecv;uu2  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 >T(f  
IC{>q3  
struct holder I|`K;a  
  { {Qhv HV  
  // D!X{9q}S1  
  template < typename T > Gpgi@ Uf  
T &   operator ()( const T & r) const .z{7 rH  
  { O&O1O> [p1  
  return (T & )r; h]D=v B  
} OOv"h\,  
} ; \]r{73C  
-J[D:P.Z  
这样的话assignment也必须相应改动: a.Mp1W  
G;^iwxzhO  
template < typename Left, typename Right > O}KT>84M  
class assignment Xz5=fj&  
  { W"2\vo)  
Left l; ),~Ca'TU  
Right r; z.jGVF4  
public : kKjYMYT6  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3Ys|M%N  
template < typename T2 > pw$I~3OFd  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 'l;?P  
} ; ^QnVYTM  
+0=RC^   
同时,holder的operator=也需要改动: F.\]Hqq  
++kiCoC  
template < typename T > F^a D!O ~  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const r1=Zoxc=w  
  { ;=n7 Z  
  return assignment < holder, T > ( * this , t);  Et- .[  
} HQE#O4  
,Tr12#D:  
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。 n;q7? KW8  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 yx}:Sgv%  
`V?{  
return l(rhs) = r; i>rn!?b  
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。 ^%<v| Y(X  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ~\oJrRYR`  
[UI bO@e  
template < typename Tp > ZPMEN,Dw  
class constant_t d>aZpJ[.  
  { a v`eA`)S  
  const Tp t; F_-yT[i  
public : =-q)I[4#  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} @TH \hr]  
template < typename T > M)LdGN?$  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const MDB}G '  
  { W5x]bl#  
  return t; T&S< 0  
} .oe,# 1Qh{  
} ; WK=!<FsC$  
1/{:}9Z@  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 b#]in0MT?@  
下面就可以修改holder的operator=了 B;-oa;m:E=  
'<Vvv^Er  
template < typename T > ("TI~  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const |FNP~5v  
  { ;N j5NB7  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 2+^#<Uok  
} &=/.$i-w$  
5(F!* 6i>  
同时也要修改assignment的operator() ?(|!VLu  
\e=@h!p  
template < typename T2 > P_?1Rwm-45  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } J[B8sa  
现在代码看起来就很一致了。 PCU6E9~t2  
t4<#k=  
六. 问题2:链式操作 QHQj6]  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 % ,X(GwX  
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。 "TxXrt%>A  
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。 d6L(Q(:s  
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。 kO5KZ;+N-  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ~bwFQYY=  
e)iVX<qb  
template < typename T > %_ z]iz4  
struct result_1 :,7VqCh3@  
  { K E^_09  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; I|PiZ1]2 Y  
} ; bWyXDsr+  
"Fke(?X'  
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: {66vdAu&h<  
~k J#IA  
template < typename T > jt]+(sx  
struct   ref Te.hXCFD  
  { SZ0Zi\W  
typedef T & reference; 5I<?HsK@  
} ; F>}).qx  
template < typename T > tz)L`g/J~  
struct   ref < T &> "2;UXX-H  
  { Lr+2L_/v`  
typedef T & reference; 7f(UbO@BD  
} ; QvqBT  
~+d]yeDrhx  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: N@)g3mX>  
dk.da&P  
template < typename T > G +YF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const J LeV@NO  
  { ? &1?uc  
  return l(t) = r(t); [OT@gp:  
} >!oN+8[~  
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。 > W0hrt?b  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ;j(xrPNb  
cis ~]x%  
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 0 @ ,@  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: t,H,*2  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 )8vcg{b{d  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 s_kI\w4(x1  
最后的布局是: M'g4alS  
                Add 6znm?s@~  
              /   \ bc 0|tJc  
            Divide   5 P@Qo2zTh%  
            /   \ &B3kzs  
          _1     3 .f6_[cS;g  
似乎一切都解决了?不。 d~n+Ds)%F  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 6\]-J*e>  
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。 Pq`4Y K  
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 t*v@'l.  
$4L=Dg  
template < typename Right > GY4yZa  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const e;gf??8}  
Right & rt) const P(Lwpa,S  
  { BY 1~\M  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); S#""((U$  
} CsE|pXVG  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 hMDyE.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。 D_8hn3FH  
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。 Jv7M[SJ#x  
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。 |Rl|Th  
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。 W]R5\ G*  
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? gG $o8c-  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: R vY`9D  
/wK7l-S  
template < class Action > hqE#BnQxP,  
class picker : public Action ;J`X0Vl$  
  { ?Z.YJXoKZ  
public : JlH|=nIaj6  
picker( const Action & act) : Action(act) {} CBvBBt*  
  // all the operator overloaded LyQO_mT2  
} ; rDSt ~ l  
85X^T]zo  
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。 5 )C~L]  
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: PzF)Vg  
[Z[)hUXE?  
template < typename Right > nU`;MW/^w  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const >U}~Hv]  
  { `C=p7 %  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Tq?W @DM*  
} sS0psw1  
X`vDhfh>N  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > )45,~+XX  
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。 EZ=M^0=Hpf  
/ )EB~|4']  
template < typename T >   struct picker_maker gF:wdcO  
  { |UBJu `%  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ROfmAc  
} ; )dvOg'it  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > x~mXtqg  
  { g-]td8}#  
typedef picker < T > result; v(0vP}[Q7E  
} ; 5<S1,u5  
D2hvf ^g'*  
下面总的结构就有了: :@p`E}1r{  
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。 nd?m+C&W  
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。 Sj*H4ZHD<&  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 <^&'r5H  
至此链式操作完美实现。 sO*6F`eiZ  
w(@`g/b  
SHaZ-d  
七. 问题3 vuK 5DG4  
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。 QO%LSRw  
zzxU9m~"  
template < typename T1, typename T2 > ar{e<&Bny  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >Te{a*`"m:  
  { 7eO8cPy  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); i<T`]g  
} eFx*lYjA  
k{;:KW|  
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: ,CdI.kV>o2  
zZy>XHR H  
template < typename T1, typename T2 > $~2A o[  
struct result_2 vD*KJ3(c  
  { [;b9'7j'  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; a#{a{>  
} ; 9#agI|d~  
Hnaq+ _]  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? n[clYi@e  
这个差事就留给了holder自己。 c9& 8kq5  
    RXP"v-  
\K4m~e@!  
template < int Order > Z`f _e?  
class holder; ^hgpeu   
template <> ''(T3;^ +  
class holder < 1 > 0 Hq$h  
  { +I')>6  
public : U_J|{*4S.!  
template < typename T > HgMDw/D(  
  struct result_1 VP"L _Um  
  { $51#xe  
  typedef T & result; ^=@%@mR/[C  
} ; k4|YaGhf  
template < typename T1, typename T2 > m:H )b{  
  struct result_2 < /}[x2w?]  
  { .h6h&[TEU  
  typedef T1 & result; %AJdtJ@0H  
} ; FkS{Z s  
template < typename T > i7p3GBXh[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const fGxa~Unx  
  { WT0U)x( m5  
  return (T & )r; b :+ X3  
} F |GWYw'%  
template < typename T1, typename T2 > =]"PSY7p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const abF_i#  
  { L2:C6Sc  
  return (T1 & )r1; bySw#h_  
} 8Ej2JMc  
} ; p&q&Fr-   
)PwDP  
template <> 1wq 6E  
class holder < 2 > -}>Q0d)  
  { f{vnZ|WD  
public : 4f>Vg$4  
template < typename T > qzH97<M}T  
  struct result_1 > vahj,CZZ  
  { r"4:aKF>  
  typedef T & result; $V+ze*ra  
} ; r9QNE>UG  
template < typename T1, typename T2 > E;X'.7[c  
  struct result_2 's9)\LS>p  
  { sPhh#VCw{  
  typedef T2 & result; +F@9AO>LF  
} ; $DQMN  
template < typename T >  g6~uf4;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %@IR7v~  
  { c~Ha68  
  return (T & )r; X-%*`XG'  
} PeG8_X}u9  
template < typename T1, typename T2 > cL}g7D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {:"bX~<^  
  { d) > if<o  
  return (T2 & )r2; 4A*' 0!H  
} : |Z*aI]9  
} ; Nc7YMxk'H  
VMNihx0FJ  
A/o=a#  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 U"ZDt  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: w</kGK[O  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: @1kA%LLK  
)UxF lp;\  
return l(i, j) = r(i, j); 0>AA-~=-  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) eHv/3"Og  
^y?? pp<1J  
  return ( int & )i; 5ecqJ  
  return ( int & )j; uh GL1{  
最后执行i = j; k muF*0Bjk  
可见,参数被正确的选择了。 f6z[k_lLN  
O/FQ'o1F  
KI# hII[Q.  
.-o$ IQsS  
:_vf1>[  
八. 中期总结 R[9[lQ'vR  
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: 5` Q#2  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 }96^OQPE  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Q2+e`  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ,H|V\\  
YUc&X^O  
76hi@7a  
:lcoSJ  
"eBpSV>nnQ  
Y(-+>>j_  
九. 简化 >`t |a  
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。 /Jo*O=Lpo  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 f):|Ad|  
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* 7" Q&  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 -()CgtSR  
  +-*/&|^等 AJj6@hi2P  
2. 返回引用。 z;Kyg}  
  =,各种复合赋值等 uv Z!3UH.  
3. 返回固定类型。 =WHdy;  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) V a<L[8  
4. 原样返回。 cm-! 6'`  
  operator, 9V\5`QXu  
5. 返回解引用的类型。 &6!x;RB  
  operator*(单目) -l^u1z  
6. 返回地址。 8?ZK^+]y  
  operator&(单目) xC{W_a(  
7. 下表访问返回类型。 rFGbp8(2  
  operator[] Qxt ,@<IK  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 `Up3p24  
  operator<<和operator>> $_NVy>\&  
tLLP2^_&  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 pWeKN`  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: l].dOso$`  
O,hT< s "  
template < typename Left > VBy=X\w]  
struct value_return {wK98>$a  
  { rry 33  
template < typename T > `2}Mz9mk  
  struct result_1 C?X^h{T p  
  { lNqYpyvy*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Kc0KCBd8];  
} ; *Z<`TB)<X  
pYH#Vh  
template < typename T1, typename T2 > s_u@8e 6_  
  struct result_2 7RDfhKdb  
  { 4s%vx]E  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; r 5:DIA!  
} ; /wKL"M-%  
} ;  \&"gCv#  
U+URj <)  
fgq#Oi}  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 6> X7JMRY  
w8c71C  
下面我们来剥离functor中的operator() <-FAF:6$@@  
首先operator里面的代码全是下面的形式: }H\wed]F/  
+%oXPG?  
return l(t) op r(t) ]~GwZB'M  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) )}tI8  
return op l(t) Il,2^54q  
return op l(t1, t2) h# B%'9r  
return l(t) op ;3 O0O  
return l(t1, t2) op 1o V\QK&  
return l(t)[r(t)] 7"FsW3an  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] =:uK$>[  
X=8y$Yy  
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: }f/ 1  
单目: return f(l(t), r(t)); )|zLjF$  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Etj@wy/E  
双目: return f(l(t)); 2ntL7F<ow  
return f(l(t1, t2)); 9-5H~<}fF  
下面就是f的实现,以operator/为例 4v_<<l  
FxW~Co  
struct meta_divide 3)3?/y)_  
  { jEo)#j];`<  
template < typename T1, typename T2 > 59 R;n.Q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) !#Ub*qY1Z  
  { i]Njn k  
  return t1 / t2; scT,yNV  
} I x kL]  
} ; uD4on}  
*2P%731n5  
这个工作可以让宏来做: \oA>%+]5  
3rBSwgRl  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ g Y|f[M|  
template < typename T1, typename T2 > \ &@<Z7))  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; GHWi,' mr  
以后可以直接用 ~=67#&(R  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) bnIl@0Y  
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 &e0BL z  
(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。。。) m&a.i B  
W US[hx,  
H|JPqBNRh  
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 TF R8  
G)t_;iNL|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > n@[_lNa4GD  
class unary_op : public Rettype Vsw] v  
  { C9OEB6  
    Left l; M#Kke9%2  
public : 42]hX9E  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} T+1:[bqK  
G9v'a&  
template < typename T > :{BD/6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uGt}Hn  
      { Vq-W|<7C=  
      return FuncType::execute(l(t)); <hkSbJF  
    } ]ie38tX$  
F#-mseKhc  
    template < typename T1, typename T2 > ",O |uL  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >8M=RE n4  
      { Bie#GKc  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); S#Q0aG j  
    } JJe8x4  
} ; !:Z lVIA  
 S1$lNB  
e<A6= }  
同样还可以申明一个binary_op wr5ScsNS  
AS5' j  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2S,N9 (7  
class binary_op : public Rettype R RRF/Z;))  
  { C-h9_<AwJQ  
    Left l; ;YN`E  
Right r; ] MP*5U>;  
public : &X3G;x2;  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2i0 .x  
3']a1\sy^  
template < typename T > <$z6:4uN_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W>#[a %R  
      { 0{Uc/  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Eqizx~eqq  
    } pKZRgA#kN  
RW-) ({  
    template < typename T1, typename T2 > L h@0|k  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c~``)N  
      { f4 k  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); e'I/}J  
    } [J!jp& o  
} ; ~F"<Nq  
a_Sp}s<J  
FP=up#zl  
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 U_Jchi,!  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Sy@)Q[A  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) [g<Y,0,J  
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|n? 32F  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! =y^`yv 3  
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。。。 \qf0=CPw8  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 kz_gR;"(Z  
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) z( \4{Y  
下面是修改过的unary_op ZWmS6?L.  
jlxY|;gZ-0  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > YY zUg  
class unary_op b1TIVK3m  
  { }]#&U/z  
Left l; yopC <k  
  =cR"_Z[8X  
public : ej,)< *  
`' .;U=mF  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} HVdy!J  
CP'b,}Dd?I  
template < typename T > ' kOkwGf!  
  struct result_1 ~U r  
  { X;bHlA-g  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; y'5`Uo?\",  
} ; ]z#+3DaH  
6o0}7T%6  
template < typename T1, typename T2 > &t~NR$@  
  struct result_2 5^ck$af  
  { H@xHkqan  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; v!`:{)2C  
} ; &HQ_e$1  
$PstEL  
template < typename T1, typename T2 > ?:tk8Kgf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %lk^(@+ T  
  { DFkDlx  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); bN\;m^xfu  
} u\{MQB{T  
{^D; ($lm  
template < typename T > z+Guu8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v,'k 2H  
  { ;kI)j ?  
  return OpClass::execute(lt(t)); 4Ei8G]O $_  
} t[r 6jo7  
Sa[?B  
} ; =X1oB ,W{  
!,+<?o y  
XJ!?>)N .  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug )1 f%kp#]  
好啦,现在才真正完美了。 htT9Hrx  
现在在picker里面就可以这么添加了: {'Y()p3kl  
;`O9YbP#  
template < typename Right > [uwn\-  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ?y-@c]  
  { &MZ{B/;;H  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); =8v NOvA  
} KE.O>M ,I.  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 U!{~L$S  
.-'_At4g  
w`DcnQK'  
-%Rw2@vU  
KPVu-{_Fi  
十. bind 2"T b><^"  
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。 ~:L5Ar<  
先来分析一下一段例子 #Iu "qu  
S{RRlR6Z  
/mA\)TL|]  
int foo( int x, int y) { return x - y;} -^)<FY\  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 <&^[?FdAa  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Im?/#tX  
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。 k8\ KCKql  
我们来写个简单的。 3@nIoN'z  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: '>ASr]Q  
对于函数对象类的版本: (*M0'5  
cTW$;Fpc+  
template < typename Func > 2D(sA  
struct functor_trait >/Gw)K}#E  
  { 7+8 8o:G9  
typedef typename Func::result_type result_type; vz(=3C[  
} ; g(auB/0s  
对于无参数函数的版本: sSf;j,7V  
9OFH6-;6`\  
template < typename Ret >  &.(iS  
struct functor_trait < Ret ( * )() > LF `]=.Q  
  { CIui9XNU  
typedef Ret result_type; u -)ED  
} ; QLU <%w:B  
对于单参数函数的版本: 2ql)]Skg6  
cuC' o\f  
template < typename Ret, typename V1 > KWxTN|>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > TMD\=8Na  
  { ,RDWx  
typedef Ret result_type; 9_?<T;]"  
} ; _M&n~ r  
对于双参数函数的版本: T+x / J]A  
W\($LD"X  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Yecdw'BW?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > BL~#-Mm<|l  
  { C =CZtjUt  
typedef Ret result_type; #D#kw*c  
} ; w:9`R<L  
等等。。。 5VpqDL~d  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy =`*@OJHH  
{Mj- $G"  
template < typename Func > KwV!smi2  
struct func_return }9^'etD  
  { M)ao}m>  
template < typename T > =E$bZe8  
  struct result_1 A9g/At_  
  { 33KCO  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; (f^/KB=  
} ; !vSq?!y6*P  
t^Lb}A#$4  
template < typename T1, typename T2 > HY eCq9S  
  struct result_2 } xA@3RT  
  { s FJ:09L|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *- ~GVe  
} ; Niu |M@  
} ; N p*T[J  
vz#-uw,O:  
.%dGSDru  
最后一个单参数binder就很容易写出来了  Lagk   
dl3;A_ 2  
template < typename Func, typename aPicker > q6*i/"mN*  
class binder_1 $UdBZT-  
  { Tt9cX}&&  
Func fn; k q]E@tE*3  
aPicker pk; {]U \HE1w  
public : [3sZ=)G  
E<}sGzMc  
template < typename T > ev0>j4Q  
  struct result_1 8ki3>"!A  
  { mR|5$1[b  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4!OGNr$V@  
} ; l.]wBH#RS  
T{^P  
template < typename T1, typename T2 >  r73W. &  
  struct result_2 l*]hUPJ  
  { _;0RW  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; CS(XN>N  
} ; 6FJ*eWPC  
=-~))!(  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} {}8C/4iP  
6]Q#4  
template < typename T > (]\p'%A)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w&T\8k=  
  { ?% 8%1d  
  return fn(pk(t)); \.oJ/++  
} 5M~+F"Hl  
template < typename T1, typename T2 > ,?Ie!r$6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l5=ih9u  
  { IY8<^Q']  
  return fn(pk(t1, t2)); !;mn]wR>a  
} iLJ@oM;2  
} ; yGNpx3H  
F!g1.49""  
rNJU & .]  
一目了然不是么? o~e_M-  
最后实现bind ]T|$nwQ  
fMUh\u3  
!ht2*8$lQ  
template < typename Func, typename aPicker > Wu<;QY($5  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) @k)J i!7  
  { P7zUf  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 6M`gy|"(~  
} )eT>[['fm  
?H,f|nc  
2个以上参数的bind可以同理实现。 vf@j d}?  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 1$.svR  
;+(_stxqV9  
十一. phoenix /n(0w`   
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 64#Ri!RR}  
#:N#i  
for_each(v.begin(), v.end(), [;7zg@Sa  
( 4i{Xs5zk  
do_ nA_'j l  
[ ZklpnL*!  
  cout << _1 <<   " , " 0{%@"Fb0O  
] Q W,:'\G  
.while_( -- _1), ME0u|_dPjz  
cout << var( " \n " ) )=()  
) ]|PTZ1?j  
); AZ4?N.X?  
RQ[/s lg  
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: iX{2U lF7  
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 ?D2a"a$^  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 <XG]aYBR  
那么我们就照着这个思路来实现吧: {DKZ ~  
)-1e} VF(U  
\-]tvgA~&  
template < typename Cond, typename Actor > n.a2%,|v  
class do_while 2)}*'_E9  
  { zSD_t  
Cond cd; %{4 U\4d@'  
Actor act; F(."nUrf  
public : T(Q ~b  
template < typename T > dmXfz D  
  struct result_1 wT- <#+L\  
  { j!!s>7IZ  
  typedef int result_type; 0wNlt#G;{  
} ; mF~]P8  
g.di3GGi  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} _V1:'T8  
x:~XZX\mwH  
template < typename T > Rvu5#_P  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %Rf9 KQ  
  { =^rp= Az  
  do $V`1<>4  
    { D8u`6/^  
  act(t); T:'JA  
  } 5yK#;!:h  
  while (cd(t)); >KP,67  
  return   0 ; DpA)Vdj  
} o!~XYEXvUa  
} ; '"\n,3h  
$.$nv~f  
5EVypw?]x  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). hZ>m:es  
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。 KWjhkRK4]  
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。 g9JZ#BgZ  
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。 <EgJm`V  
下面就是产生这个functor的类: {_*G"A 9  
b(R.&X  
ko[d axUB  
template < typename Actor > =hb)e}l  
class do_while_actor fPKpV`Hr3  
  { b/m.VL  
Actor act; _+aR| AEC  
public : '{.4~:  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 4.wrY6+V  
%5zIh[!1$  
template < typename Cond > @w.DN)GPo  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; L>1y[ Q  
} ; 56c[$ q  
5vR])T/S0  
z&9MkbH1  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 O.QR1  
最后,是那个do_ `W@jo~ y<  
X\H P{$fY_  
Rzs u 7w  
class do_while_invoker u&S0  
  { 9#hp]0S6  
public : y0T#Qq  
template < typename Actor > 65O 8?I  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const fUY05OMZ  
  { /%,aX [  
  return do_while_actor < Actor > (act); s:xJ }Ll  
} 6S n&; ap  
} do_; Z:AB (c  
f'5 6IT  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? nt()UC`5  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 $MQ<QP  
最后来说说怎么处理break和continue /{[<J<(8  
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。 {.e+?V2>_  
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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