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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ^[Y/ +Q.J  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 @IOl0db  
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, y8 dOx=c  
%I@ vMs^  
A| y U'k  
ts r{-4V  
  class filler AsI.8"  
  { )*aAkM  
public : 3!i{4/  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} M*aYcIU((  
} ; $dug"[  
Jv!f6*&<  
Ho $+[K  
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: WZ UeW*#=  
nI8zT0o  
o8S P#ET"n  
]hZk #rp}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 1G'pT$5&  
Y\F4  
(R(NEN  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 )M8@|~~  
\!*F:v0g^  
,q$2D,dz  
.`oKd@I*"  
二. 战前分析 & d* bQv$  
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。 P1<McQ  
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 OXZx!h  
?\zyeWK0L  
&"Fz)}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); L5CnPnF  
  /* --------------------------------------------- */ &uI33=   
vector < int *> vp( 10 ); qJw\<7m  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); v+CW([zAx#  
/* --------------------------------------------- */ 1 /SB[[g  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); `!ZkWF6  
/* --------------------------------------------- */ SRrp= >w?  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 2L=(-CH9]  
  /* --------------------------------------------- */ c$_}   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); _,w*Rv5=  
/* --------------------------------------------- */ nFwdW@E9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); biVsbxYurq  
Vc+~yh.)  
1"T&B0G3l  
z]j_,3Hff  
看了之后,我们可以思考一些问题: i(xL-&{  
1._1, _2是什么? ~!_UDD  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 WrR8TYq9D]  
2._1 = 1是在做什么? <<H'Z  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Zm#,Ike?#  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 rEs!gGNN  
d!"gb,ec  
M* dou_Q  
三. 动工 +\J+?jOC4S  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: yaAg!mW  
V_KHVul  
Po.izE!C  
ca%XA|_J  
template < typename T > 'f6!a5qC  
class assignment A \Z_br  
  { xP 3>8Y  
T value; H+Q_%%[N  
public : Gn<e&|4>i}  
assignment( const T & v) : value(v) {} ZOL#Q+U  
template < typename T2 > `U{#;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } TaZlfe5z  
} ; s$/ Z+"f(  
Vtk}>I@%  
%3q7i`AZ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 o|V=3y Ok  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment :Y)G-:S+  
lsVg'k/Z!  
mm N $\2  
Fh.Z sPn,m  
  class holder 5%" 0  
  { Vje LPbk)  
public : d^`n/"Ice  
template < typename T > I5g!c|#y  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const &I/C^/F&  
  { K Z0%J5  
  return assignment < T > (t); jDW$}^ 6  
} smX&B,&@  
} ; ~uJO6C6A  
wr2F]1bh@  
Gdlx0i  
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: ?gS~9jgcd  
1i 6>~  
  static holder _1; =`wnng5m  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 M_\)<a(8  
bd`}2vr  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5Veybchy "  
而不用手动写一个函数对象。 It8@Cp.dU  
HuajdC~  
S&~;l/  
y?V#LW[^E  
四. 问题分析 wU5= '  
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。 -}Gk@=$G  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 )n$RHt+:>  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 efm#:>H  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 t8S,C4  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 WSV% Oy3V  
 Tv~Ys#  
五. 问题1:一致性 y3mJO[U0 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?| W$u/tRF  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 4:qM'z  
p}k\l dmh{  
struct holder EP]OJ$6I  
  { bOdyrynh  
  // `xu/|})KI  
  template < typename T > RQd5Q.  
T &   operator ()( const T & r) const OeY+Yt0  
  { m-}6DN  
  return (T & )r; Z$ Mc{  
} GZNfx8zsY+  
} ; w_^g-P[o-  
sqk$q pV6  
这样的话assignment也必须相应改动: W8s/"  
M9dUo7  
template < typename Left, typename Right > <}^l MBa  
class assignment ewzZb*\  
  { Z<6Fq*I  
Left l; rTLo6wI  
Right r; Km,:7#aV  
public : 4Nz]LK%@  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} **lT ' D  
template < typename T2 > 8i?h{G IMV  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 'Lv>!s 7  
} ; nV+]jQ~o  
Z\P&i#  
同时,holder的operator=也需要改动: P*sb@y>}O  
XKT2u!Lx  
template < typename T > 00(#_($  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const !Typ_Cs  
  { rJ}k!}G  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ' CO3b,  
} Na2n4x!  
]R  s  
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。 {`CmE/`{  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 by%k*y  
[X|KXlNfm  
return l(rhs) = r; A/{0J\pA  
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。 h$eVhN &Vv  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: */yR _f  
- Ado-'aaS  
template < typename Tp > vx8-~Oq{|;  
class constant_t Y>: e4Q  
  { t=$Hv  
  const Tp t; pJ 7="n  
public : #'jd.'>  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} C [h^bBq  
template < typename T > SH${\BKup  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const "G3zl{?GP  
  { ^-i<TJ  
  return t; 8h| 9;%  
} P1f@?R&t+  
} ; ;iMgv5=  
5U+a{oA  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 EZvf\s>LT  
下面就可以修改holder的operator=了 jvfQG:F }  
;3H#8x-  
template < typename T > jsrIZbN  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const /}=Bi-  
  { 9:tn! <^=I  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); }yW*vy6`  
} p:n.:GZ=y  
iCrLZ" $M  
同时也要修改assignment的operator() g`BtG  
1-M\K^F  
template < typename T2 > "dO>P*k,  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } :>'4@{'   
现在代码看起来就很一致了。 a9CK4Kg  
(ug^2WG Yq  
六. 问题2:链式操作 %[9d1F 3  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 xfyUT^  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Y$SwQ;wl  
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。 ,B=;NKo  
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。 wUbs9y<  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 0=^A{V!m  
9M&uQccY  
template < typename T > Px<*n '~}  
struct result_1 iHB1/  
  { <!r0[bKz@  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; .%rB-vO:g  
} ; Y79{v nlGk  
jg_##Oha  
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: a;2Lgv0/  
Jm l4EW7  
template < typename T > (IY= x{b  
struct   ref *75?%l  
  { `1eGsd,f  
typedef T & reference; s}pn5zMp:8  
} ; UmRI! WQl  
template < typename T > ATb[/=hP<R  
struct   ref < T &> LmKG6>Q1#1  
  { Nd"4*l;  
typedef T & reference; ;P{HePs=)  
} ; ARD&L$AX  
3'H 1T  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: >,Zf3M  
}LaRa.3  
template < typename T > SbLx`]rI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const -R[ *S "  
  { <opBOZ d  
  return l(t) = r(t); 1qw*mV;W)_  
} Y!8Ik(/~i  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 MU; L7^  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 q DQ$Zq[  
7n1@m_7O  
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 `~bnshUk  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: k8}*b&+{vz  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ZPT6 p J  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 T-: @p>  
最后的布局是: o0nKgq'w|x  
                Add ib4shaN`  
              /   \ `(r [BV|h}  
            Divide   5 2\Vzfca  
            /   \ X0,?~i6Q  
          _1     3 Hvn{aLa.  
似乎一切都解决了?不。 J~6-}z   
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。 iY /N%T;  
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。 ~"E@do("  
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: /5ngPHy&  
;_.%S*W\  
template < typename Right > 5AWIk,[  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ;$Eg4uX  
Right & rt) const GgoPwl#{  
  { *LTFDC  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); y^o*wz:D*  
} X  8V^  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ~mqiXr8  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 1N#KVvK  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 p nS{W \Q  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Hoaf3 `n  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 M(l>^N8W8  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? VpDNp (2  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: fa7I6 i  
 Pa .D+  
template < class Action > )Q_^f'4  
class picker : public Action 'WEypz  
  { 0-ISOA&  
public : vI<n~FHt  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ]UR@V;JG  
  // all the operator overloaded ]-Z="YPY  
} ;  a=<l}`*  
f$G{7%9*  
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。 cxBu2( Y  
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: nATEv2:G  
!TJCQ[Aa }  
template < typename Right > ggr\nY  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const >tfy\PY:  
  { WD=#. $z$  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1gEeZ\B-&  
} sLGut7@Sg  
,&Iw5E[  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > qNI2+<u)j  
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。 D<=:9  
F;5S2:a@Z  
template < typename T >   struct picker_maker l$ABOtM@  
  { @Sxb}XI!f  
typedef picker < constant_t < T >   > result; <IWO:7*#  
} ; }<y-`WB  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Ccmo(W+0  
  { c2aX_ "  
typedef picker < T > result; G j6(ycaS  
} ; "0JG96&\  
:J|t! `  
下面总的结构就有了: 26yjQ  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 &tT*GjPwg;  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 qJ).;S{AAt  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 > YHwWf-  
至此链式操作完美实现。 {H FF|Dx  
`:hEc<_/  
`N8?F3>  
七. 问题3 !;";L5()  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 |D `r o  
h,-8( S  
template < typename T1, typename T2 > 0/7y&-/(  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8`e75%f:2  
  { %UEV['=  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 5$kv,%ah  
} e;1n!_l\  
.VFa,&5;3  
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: 9[<,49  
! &f(X s  
template < typename T1, typename T2 > }!tJ3G  
struct result_2  3z^l  
  { |P{K\;-  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; q9GSUkb  
} ; ig Mm.1>  
2hOr#I$/  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 0/".2(\}T  
这个差事就留给了holder自己。 rQ0V3x1"Qx  
    'Xl[ y  
K!|%mI8gk  
template < int Order > Ok7i^-85  
class holder; N1dp%b9W(  
template <> qA4w*{JN  
class holder < 1 > ?nWK s  
  { (E'f'g  
public : W'f{u&<  
template < typename T > <k2Qcicy  
  struct result_1 p&Usl.  
  { <S*o}:iB  
  typedef T & result; gwvy$H   
} ; ,j{$SuZ M  
template < typename T1, typename T2 > =c{ / Z  
  struct result_2 Za+26#g  
  { p=T,JAIt  
  typedef T1 & result; ZJL[#}*  
} ; /ESmQc:DWB  
template < typename T > tvH{[e$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const q$[x*!~  
  { a?]Ow J  
  return (T & )r; ^j1?LB  
} joa|5v'  
template < typename T1, typename T2 > ^rd]qii"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const lNtZd?=>  
  { MjIp~?*  
  return (T1 & )r1; `'BvUTDyZ  
} :Gyv%> .  
} ; vh8{*9+  
A;~u"g'z&  
template <> +we3BE.  
class holder < 2 > w!{g^*R+!  
  { nK*$P +[R  
public : 8+ 5-7)  
template < typename T > D'y/ pv}!  
  struct result_1 u_.`I8qa  
  { &M$s@FUY  
  typedef T & result; wy3{>A Z(  
} ; _9!_fIY  
template < typename T1, typename T2 > Xrpzc~(  
  struct result_2 p"Ki$.Y  
  { Hd(|fc{2  
  typedef T2 & result; 9;3f`DK@2k  
} ; [eV!ho*r  
template < typename T > I~lX53D  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const yQ)y#5/<6  
  { }5#<`8  
  return (T & )r; N~H9|CX  
} $_,?SXM  
template < typename T1, typename T2 > a%Ky;ys  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3| 5Af  
  {  2lw0'  
  return (T2 & )r2; W2Y%PD9a  
} SJhcmx+  
} ; F5Tah{  
.%>UA|[~:  
S[!-M\b  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Bfw]#"N`  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: h amn9  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: pNFL;k+p}  
F-%wOn /  
return l(i, j) = r(i, j); gD0O7KO  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) @D%H-X  
]Auk5M+  
  return ( int & )i; aNgaV$|2a  
  return ( int & )j; WlnmW(uahW  
最后执行i = j; |eIEqq.Eb  
可见,参数被正确的选择了。 &CW,qY,sh  
tiJY$YqA  
]Bw2>6W  
=s"_! 7  
N( 0G!sTI  
八. 中期总结 " SkTVqm  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 3A2X1V"  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 [pf78  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 o ohgZ&k2]  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 'Dyt"wfo  
} =Yvs)  
nff&~lwhZ  
-.ITcD g  
V~ -<VM6  
/C"dwh"``  
九. 简化 '/+l\.z"&  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 &$uQ$]&H  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 #UGtYD}"  
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: oj*5m+:>a  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 CU)'x E  
  +-*/&|^等 \[&`PD  
2. 返回引用。 %Y8#I3jVJ  
  =,各种复合赋值等 ^44AE5TO  
3. 返回固定类型。 X~XpX7d!  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) `btw*{.[  
4. 原样返回。 +jD?h-]  
  operator, !` S ?  
5. 返回解引用的类型。 !J ")TP=  
  operator*(单目) QUd`({/@:  
6. 返回地址。 hEAt4z0P  
  operator&(单目) $/ ;:Xb=q  
7. 下表访问返回类型。 TNBFb_F  
  operator[] K FV&Dt}<  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 +^$FA4<~  
  operator<<和operator>> $ hwJjSZ0  
NN1d?cOn  
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。 [/ uqH  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: I$sJ8\|gw'  
"R@N}q<*v2  
template < typename Left > M B|+F  
struct value_return f?: o  
  { H@0i}!U64  
template < typename T > B0I(/ 7  
  struct result_1 $I&DAGV0  
  { wN/d J  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; YCod\}3  
} ; pk2OZ,14Mj  
nxH=Ut7{  
template < typename T1, typename T2 > |@KW~YlE  
  struct result_2 D?~`L[}I!}  
  { :-HVK^$%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 6QVdnXoG/  
} ; 7 J$  
} ; >?K@zsv}  
EjLj5Z/q  
bL\ab  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait $%!'c# F  
bmN'{09@  
下面我们来剥离functor中的operator() e"HA.t[A  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ; V)pXLE  
$(pzh:|  
return l(t) op r(t) K#q1/2  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) .s-X %%e\  
return op l(t) v-u53Fy  
return op l(t1, t2) #7/;d=  
return l(t) op 0<"4W:  
return l(t1, t2) op #DjSS.iW  
return l(t)[r(t)] E0QrByr_  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] @Bs7kjuX  
`l+{jrRb<  
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: KS%LXc('  
单目: return f(l(t), r(t)); h^ wu8E   
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); .Bxv|dji  
双目: return f(l(t)); #(6^1S%  
return f(l(t1, t2)); 2LS03 27  
下面就是f的实现,以operator/为例 $g? ]9}p  
J8Bz|.@Q  
struct meta_divide \q9wo*A  
  { R7%' v Zk  
template < typename T1, typename T2 > B:5\+_a!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) *`.h8gTD,  
  { h!l&S2)D`  
  return t1 / t2; #6O<!{PH6  
} ia#Z$I6  
} ; t"[ xx_i  
/'KCW_Q  
这个工作可以让宏来做: n.+%eYM<  
2JY]$$K7  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ N]gJ( g  
template < typename T1, typename T2 > \ xZ'-G6O "~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 9eOP:/'}w  
以后可以直接用 pW{Q%"W  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) f|U;4{ k  
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 (`C#Tq  
(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。。。) G i 1Jl"  
45g:q  
hp ?4w),  
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 z4 GcS/3K  
e5\/:HpI  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > P`ZzrN  
class unary_op : public Rettype 9g %1^$R  
  { Da.eVU;  
    Left l; gumT"x .^  
public : NX wthc3  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} `" BFvF#  
uY6]rt_#a  
template < typename T > 3y#0Lb-y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IXjFK  
      { O9%`G  
      return FuncType::execute(l(t)); {J#SpG 7  
    } ..FEyf  
EI+RF{IKh  
    template < typename T1, typename T2 > FA5|`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <Wd#HKIG>l  
      { B{}<DP.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); NUSb7<s,&Y  
    } FM{^ND9x  
} ; hJ~Na\?w  
CGyw '0S  
l\f /(&,  
同样还可以申明一个binary_op nZtMF%j'  
4F[4H\>'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6 &8uLM(z  
class binary_op : public Rettype }4Q~<2  
  { gc<w nm|  
    Left l; #)3luf3G  
Right r; -BV8,1  
public : JxP&znng  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} pL [JGn  
{[I]pm~n  
template < typename T > e]9Z]a2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9~7s*3zI  
      { zf4\V F  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); #gq!L  
    } }Qu kn  
u~pBMg ,  
    template < typename T1, typename T2 > If>bE!_BO  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yg@8&;bP`  
      { L'?7~Cdls  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); twWzS 4;  
    }  i)!2DXn  
} ; R:+cumHr  
?zk#}Ex1  
luWr.<1  
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_ vL WS  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 wU}%]FqtZ=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) |tr^ `Z  
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。 dZWO6k9[H  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 9$q35e  
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。。。 '.B5CQ  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 '< .gKo  
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) >vPv 4e7&3  
下面是修改过的unary_op koojF|H>  
\=qZ),bU@  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > +\R__tx;  
class unary_op Ur9L8EdC  
  { }vX iqT  
Left l; Y"  Ut  
  elGwS\sw  
public : R>D[I.  
po!bRk[4  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} JHXtKgFX  
k>)Uyw$!  
template < typename T > 5 W!#,jz  
  struct result_1 O))YJh"'_  
  { eH ]9"^> o  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; o- v#Zl  
} ; o~{rZ~  
 Al1}Ir   
template < typename T1, typename T2 > yvWM]A  
  struct result_2 TE9Iyl|=  
  { X#>:9  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  X`20=x  
} ; %-KgR  
z2lT4SAv+  
template < typename T1, typename T2 > 9|WV28PK:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R > [2*o"  
  { \iRmGvT  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); f hjlt#  
} m}(M{^\|  
Z*+y?5+L"P  
template < typename T > N*f ]NCSi  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .lAPlJOO  
  { _fdD4-2U  
  return OpClass::execute(lt(t)); t)5.m}  
} 5\Rg%Ezl  
T/PmT:Qg `  
} ; }9V0Cu1  
Px3I+VP  
yAFt|<  
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 3Rhoul[S  
好啦,现在才真正完美了。 UX'q64F!  
现在在picker里面就可以这么添加了: e'sS",o*  
I7\T :Q[  
template < typename Right > +K s3  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const "A*;V  
  { 2Ab`i!#  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); h$XoR0  
} 6!HYx  
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。 r PTfwhs  
I Z|EPzS  
8!b>[Nsc  
P!SsMo6n  
e8E'X  
十. bind jNI9 .45y  
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。 =w3cF)&  
先来分析一下一段例子 d)3jkHYEjj  
(-],VB (+  
kxR!hA8wv4  
int foo( int x, int y) { return x - y;} },{sJ0To  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 a)*(**e$*i  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Vry*=X &Q  
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。 AV4fN@BX  
我们来写个简单的。 MJ$.ST  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Av0(zA2  
对于函数对象类的版本: B6j/"x6N15  
liqVfB%  
template < typename Func > gi>W&6  
struct functor_trait @r^s70{}  
  { ]9~Il#  
typedef typename Func::result_type result_type; >xA( *7  
} ; |&@`~OBa  
对于无参数函数的版本: %O!TS_~9  
NHQoP&OG  
template < typename Ret > "bB0$>0,  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ;W|GUmADf  
  {  7PuYrJ  
typedef Ret result_type; ]t~'wL#Z  
} ; PJ=|g7I  
对于单参数函数的版本: UCup {pDp  
.'.bokl/  
template < typename Ret, typename V1 > ]rSg,Q >E  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ^QjkZ^<dD  
  { 8_ascvs5  
typedef Ret result_type; W]Nc6B*gI  
} ; Y DW^N] G  
对于双参数函数的版本: [c -|`d^  
H}lz_#Z  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ji\&?%(B  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > y(/5l   
  { , Y,^vzX6  
typedef Ret result_type; k7{|\w%  
} ; Pd& Npp3  
等等。。。 f`*VNB`  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy yye5GVY$  
{; th~[  
template < typename Func > SkC.A ?  
struct func_return wW8[t8%43  
  { uL@%M8n  
template < typename T > fFoZ! H  
  struct result_1 lFduX D  
  { I-1NZgv  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; X 5X D1[  
} ; ^fyue~9u  
RnU7|p{  
template < typename T1, typename T2 > 00s)=A_  
  struct result_2 eE=2~ ylU  
  { 49<t2^1q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =9`UcTSi6p  
} ; |:Maa6(W  
} ; l!KPgRw  
nz'6^D7`r  
Hq,@j{($  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ;<;~;od*/  
-'L~Y~'.  
template < typename Func, typename aPicker > Ww\ WuaY  
class binder_1 [)dIt@Y&j  
  { n)Cr<^j  
Func fn; `u7^r^>A  
aPicker pk; c`UFNNm=  
public : bq8Wvlv04  
g oyQ',+  
template < typename T > L, #|W  
  struct result_1 $-~"G,;F  
  { I}5e{jBB  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;  +Mhk<A[s  
} ; L|:CQ  
Ctn?O~u  
template < typename T1, typename T2 > FC6~V6R  
  struct result_2 5o>*a>27,A  
  { JZ*.;}"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .pdcwd9  
} ; {&^PDa|nD  
ZZHzC+O#^  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} L<3+D  
@iXBy:@  
template < typename T > O^ui+44wp  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <1Sj_HCT  
  { : ir3u  
  return fn(pk(t)); )G?\{n-  
} K/*"U*9Kv  
template < typename T1, typename T2 > V/#J>-os}W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `?WN*__["  
  { _x3=i\O,  
  return fn(pk(t1, t2)); Eu "8IM!%-  
} XEagN:  
} ; ?6nB=B)/  
>;Vfs{Z(q  
o|y_j4 9  
一目了然不是么? ]jn1T^D'  
最后实现bind ceD6q~)  
'UxI-L t  
44B D2`nF  
template < typename Func, typename aPicker > 4b;*:C4?  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) XzX2V">(%  
  { j[FB*L1!D  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); !L q'o ?  
} o@_i&4[MW  
Lk@+iHf  
2个以上参数的bind可以同理实现。 F E{c{G<  
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。 tc)Md]S  
MN5}}@  
十一. phoenix _e ;b B?S  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: X=Ar"Dx}}s  
~6Fh,S1?  
for_each(v.begin(), v.end(), pc@mQI  
( us1$  
do_ M[O22wFs  
[ YryMB,\  
  cout << _1 <<   " , " :%Iv<d<  
] 'WmjQsf  
.while_( -- _1), we!w5./Xm  
cout << var( " \n " ) -}sMOy`  
) >FHx],  
); eY?OUS  
Q<MxbHk9  
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: Y?0x/2<  
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 ht6}v<x.eA  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 mC\<fo-u  
那么我们就照着这个思路来实现吧: <Z_\2 YW A  
m8F \ESL  
lf KV%  
template < typename Cond, typename Actor > NRP) 'E  
class do_while {6Nbar@3  
  { 4Wa$>vz  
Cond cd; ` -SC,qHw  
Actor act; Iix:Y}  
public : i,Z-UA|f=T  
template < typename T > -Q Mwtr#q}  
  struct result_1 <?L5bhq  
  { %" mki>  
  typedef int result_type; b5jD /X4  
} ; U Rq9:{  
mRyf+O[  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} d Efk~V\  
l& sEdEA  
template < typename T > fy$CtQM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HpUJ_pZ  
  { vZS/? pU~~  
  do QKvaTy#  
    { MZA%ET,l,<  
  act(t); [5-Ik T0  
  } ;$$w`LyP  
  while (cd(t)); (M{wkQTO  
  return   0 ; ' Gx\  
} fo/sA9  
} ; jY/(kA]}  
v1}ijls  
.),9a,  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 7T!t*sSO'  
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。 <j#IR  
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。 aWLA6A+C&  
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。 j1K~zG  
下面就是产生这个functor的类: ;BWWafZ  
e,#5I(E  
\ E5kpm  
template < typename Actor > LSXsq}  
class do_while_actor + <w6sPm  
  { ~WV1t][  
Actor act; #jj (S\WY  
public : ix?Z:pIS0  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} R&P^rrC@B5  
^n4aoj  
template < typename Cond > ?,hGKSC  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; r<P?F  
} ; r"x}=# b!  
$}YN`:{  
0s}gg[lj  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 7Ot&]M  
最后,是那个do_ ~\u>jel  
~:_10g]r  
+8|Xj!!*}  
class do_while_invoker  _qt  
  { Xo.3OER  
public : P$clSJW  
template < typename Actor > d] E.F64{  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const K3rsew n  
  { +f_3JL$  
  return do_while_actor < Actor > (act); pg<c vok  
} .)FFl  
} do_; ~_-+Q=3  
/>PH{ l  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? +tYskx/  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 << YH4}wZ  
最后来说说怎么处理break和continue su8()]|0x  
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。 >DzW  OB  
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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