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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda /?/#B `  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 +KEkmXZ  
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, E^hHH?w+  
k#}g,0@  
?hYqcT[%  
!}M,  
  class filler JIO$=+p  
  { #(LfYw.P1V  
public : O;[9_[  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} "tS'b+SJ-S  
} ; ZiFooA  
'j%F]CK  
#kkY@k$4  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: RE3Z%;'  
XH7xT@  
BsZ{|,oQnZ  
K:y^OAZfV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 7?"y{R>E  
s,*c@1f?  
l]2r)!Q7  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 4y}"Hy  
HjWq[[Nz  
=wi*Nd7L  
t j Vh^  
二. 战前分析 !.5),2  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 \nrP$  
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 G&eP5'B4i  
qu6DQ@ ~YC  
SKY*.IW/Z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9=dkx^q  
  /* --------------------------------------------- */ FZpKFsPx  
vector < int *> vp( 10 ); 9O,,m~B  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Lb=W;9;  
/* --------------------------------------------- */ %bb~Y"  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ~:sE:9$z  
/* --------------------------------------------- */ qBk``!|s]  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); oCi ~P}r  
  /* --------------------------------------------- */ *HM?YhR  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ,je`YEC  
/* --------------------------------------------- */ J#3{S]* v_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); L$v^afP?  
1D([@)^  
$<)Yyi>6E  
ekf$dgoR  
看了之后,我们可以思考一些问题: _q>SE1j+W=  
1._1, _2是什么? Y^ve: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。 pF=g||gS  
2._1 = 1是在做什么? H ;@!?I  
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。 y@ek=fT%4  
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。 m)?5}ZwAH  
1ywU@].6J]  
0WxCSL$#I  
三. 动工 0_<Nc/(P  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: @u4=e4eF`  
s0LA^2U  
^gro=Bp(  
S9Y[4*//  
template < typename T > YwT-T,oD  
class assignment _EYB 8e  
  { FJM;X-UOY  
T value; &b C}3D  
public : &w~Xa( uu  
assignment( const T & v) : value(v) {} 73NZ:h%=  
template < typename T2 > [!*xO?yCJ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } EH9Hpo  
} ; %I4zQiJ%  
q@#BPu"\l  
!DjT<dxf  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 f_r0})  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment E%k7wM {  
uOk%AL>  
Mn^zYW|(  
f$xhb3Qn  
  class holder +/'<z  
  { '?/&n8J\  
public : ,=w!vO5s  
template < typename T > jD< pIHau  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const H"YL k  
  { j64 4V|z  
  return assignment < T > (t); qJs[i>P[W  
} p%RUHN3G[  
} ; oFg'wAO.  
, r+"7$  
Etnb3<^[t  
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: ?g  }kb  
>2-F2E,  
  static holder _1; Z^6#4Q]YC  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 CUhV$A#oo  
*=nO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2*[Un(  
而不用手动写一个函数对象。 d?Y-;-|8Qh  
B%b_/F]e  
fNhT;Bux  
c;V D}UD'  
四. 问题分析 P1d,8~;  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 5j [#'3TSU  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Sb<\-O14"  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 _-a|VTM  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 QPg2Y<2  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 U~QMR-bz  
23E 0~O  
五. 问题1:一致性 5d 5t9+t  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| O3_B<Em  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 a&5g!;.  
)A83A<~  
struct holder <?|6*2_=  
  { F3 f@9@b   
  // !kh{9I>M  
  template < typename T > rF8 hr  
T &   operator ()( const T & r) const 6F5,3&  
  { {!K;`I[]v  
  return (T & )r; l P0k:  
} iSd?N}2,I  
} ; m`9^.>]P  
xii$e  
这样的话assignment也必须相应改动: BvJ=iB<E  
ONWO`XD  
template < typename Left, typename Right > =J.EH|  
class assignment 8t``NZ[  
  { u9>6|w+  
Left l; T +\B'"  
Right r; ,P{ HE8.  
public : v72,h  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?'+8[OHiF^  
template < typename T2 > FW^.m?}|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } n0FYfqH  
} ; + U5U.f%  
+u#Sl)F  
同时,holder的operator=也需要改动: D=9}|b/  
;Uk!jQh  
template < typename T > u%aFb*  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const M71R -B`-  
  { (HSw%e  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 5&%fkZ0  
} j];G*-iv{  
Kw*~W 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。 bA+[{  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 V85.DK!  
yM17H\=  
return l(rhs) = r; C 38XQLC  
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。 `(T!>QVW+g  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 4 m $sJ  
SY8U"Qc;9  
template < typename Tp > R9E6uz.j  
class constant_t P'FKk<  
  { Qg{WMlyOP  
  const Tp t; jNqVdP]d\  
public : J(hA^;8:  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} + o{*r#  
template < typename T > f-]><z  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const %(NN *o9"q  
  { dk4D+*R  
  return t; UFk!dK+  
} \!7*(&yly  
} ; r$?Vx_f`Q  
i"fCpkAP  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 p  .aE  
下面就可以修改holder的operator=了 x!`KhTu`_A  
QB9A-U <J  
template < typename T > .J:;_4x  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const #}j]XWy  
  { 0w+5'lOg  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); :'ihE\j  
} u m{e&5jk  
f:FpyCo=9  
同时也要修改assignment的operator() U[Nosh)hu\  
` Rsl] GB  
template < typename T2 > 'M lXnHxt  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } k?n]ZNlT  
现在代码看起来就很一致了。 8iOO1I?+  
s%bUgO%&  
六. 问题2:链式操作 cyHhy_~R  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 GM77Z.Y  
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。 Q.>/*8R;  
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。 5d(qtFH1  
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。 ^Bn1;  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct PgTDjEo  
ktWZBQY  
template < typename T > iU,/!IQ  
struct result_1 _4Ii5CNNU  
  { b+_hI)T  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; e %&  
} ; .c|9..Cq=  
OU6^+Ta  
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: ]p}#NPe5  
KDX$.$#  
template < typename T > }*Dd/'2+1  
struct   ref cL ae=N  
  { BZ}`4W'  
typedef T & reference; %-k(&T3&  
} ; z=[l.Af_  
template < typename T > a.1`\ $]d  
struct   ref < T &> <(Tiazg  
  { uGM>C"  
typedef T & reference; K^8@'#S  
} ; E"ZEo9y@^  
#[Z<=i~C  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: (A2U~j?Ry}  
a\>+=mua  
template < typename T > l-Fmn/V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const m_(E(_  
  { ([1=>Jw"  
  return l(t) = r(t); V15q01bE#  
} MHGjvSx  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 2S'AIuIew  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 [:Xn6)qz  
` v>/  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ?${V{=)*X'  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 3 L*+8a  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 x{~_/;\p3  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 fHLFeSfH  
最后的布局是: aQxe)  
                Add 7Onk!NH  
              /   \ 4Sqvhz  
            Divide   5 ^z38<L=z"  
            /   \ P`z7@9*j  
          _1     3 (2cGHYU3N<  
似乎一切都解决了?不。 *1i?6$[ "  
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。 +J%6bn)U  
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。 EQ6l:[  
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: icU"Vyu  
_ \_3s  
template < typename Right > k:`a+LiZ  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 8u/3?Kc  
Right & rt) const rtcJ=`)0`  
  { 2V 4`s'  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); *>G ^!e.u  
} *m iONc  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 =z+-l5Gu"  
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。 JN-D/s  
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。 CgN]dx* `  
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。 5 Xk~,%-C  
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。 #j\*Lc"Ur:  
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? mf+K{y,L  
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: `CPZPp,l6`  
:fl*w""V@  
template < class Action > $U\!q@'$  
class picker : public Action A&D2T  
  { 8u4gx<;O  
public : sV]i/B  
picker( const Action & act) : Action(act) {} @wg&6uQ  
  // all the operator overloaded Y"r3i]  
} ; GU2]/\W*a  
owP6dtd)  
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。 ^ b=5 6~[  
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: EPQ&?[6  
Dm&lSWW`/  
template < typename Right > *QMF <ze  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 22l|!B%o  
  { >+zAWK9  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); U+:S7z@j?  
} pHq{S;R2G  
.WxFm@]/\  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > L~'^W/N  
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。 0 =3FO}[u  
z?8zFP  
template < typename T >   struct picker_maker 'SsPx&)l  
  { P9 W<gIO  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ZJ;wRd@  
} ; mvUVy1-c  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > @hE7r-}]  
  { 9|us<k  
typedef picker < T > result; %Y#[% ~|(  
} ; #-l!`\@  
`HE>%=]b  
下面总的结构就有了: T3=-UYx]  
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。 |:!E HFr  
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。 Fcu Eeca  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 WiPM <'  
至此链式操作完美实现。 d,Im&j_Z  
8Sd?b5|G~  
" 8~f  
七. 问题3 K * xM[vO  
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。 B^E2UNRA  
gt].rwo"  
template < typename T1, typename T2 > 7vB9K_wCI  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ctnAVm  
  { (:tTx>V#  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ~ex~(AWh  
} wFKuSd  
 r*~n`  
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: ' [7C~r{%  
>[A6 5q'  
template < typename T1, typename T2 > u* #-7   
struct result_2 @vVRF Z  
  { oyi7YRvwd  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; #n6FQ$l8m  
} ; hlABu)B'1  
_47j9m]f  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? r"Hbr Qn  
这个差事就留给了holder自己。 8u7K$Q  
    G}Qk!r  
d()zW7}W  
template < int Order > =R"Eb1  
class holder; M ,.0[+  
template <> 6!gtve_  
class holder < 1 > N|j;=y!  
  { x"zjN'|  
public : ifgr<QlG  
template < typename T > &r 5&6p  
  struct result_1 mmpr]cT@'k  
  { hIE%-gZ/  
  typedef T & result; SNopAACf1  
} ; ZC9.R$}Kl  
template < typename T1, typename T2 > Ty e$na&$}  
  struct result_2 &deZ  
  { 0|K/=dh5+  
  typedef T1 & result; 4EaS g#  
} ; C7XS6Nqu  
template < typename T > (}/.4xE  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  YiY&; )w  
  { 2Be?5+  
  return (T & )r; zx_O"0{5  
} x):k#cu[L  
template < typename T1, typename T2 > 76u/WC>B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const G{&yzHAuae  
  { Mo?t[]L   
  return (T1 & )r1; c"QkE*  
} Bp=oTC G  
} ; priT 7!  
e$FAhwpon  
template <> n '0 $>Q  
class holder < 2 > !?us[f=g%  
  { oZ\qT0*eb  
public : tehI!->l  
template < typename T > F'Y 2f6B  
  struct result_1 FJwZo}<6E  
  { mV! @oNCK  
  typedef T & result; jU3;jm.)  
} ; |4?}W ,  
template < typename T1, typename T2 > CLFxq@%nu~  
  struct result_2 67K RM(S  
  { 9$\;voo  
  typedef T2 & result; BC$;b>IUA  
} ; &ttv4BC^r  
template < typename T > "`$'tk[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7/U<\(V!g  
  { #<PA- y  
  return (T & )r; 35N/v G0  
} 0F0Q=dZ  
template < typename T1, typename T2 > 4, *^QK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const aJa^~*N/Aa  
  { H-\ {w    
  return (T2 & )r2; >`rNT|rg  
} bsk=9K2_2t  
} ; +=B}R  
sP3.s_U^  
_WjETyh [H  
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> >。 Uf2v$Jl+Yh  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Kn!0S<ssR  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 6E\\`FE4y  
_ c(C;s3o  
return l(i, j) = r(i, j); N|Cy!E=d  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) #@\NdW\  
afP&+ 5t@O  
  return ( int & )i; UmD-7Fd  
  return ( int & )j; ~&j`9jdOj  
最后执行i = j; (Q+:N;  
可见,参数被正确的选择了。 BHJ'[{U*w  
7)(`  
V^$rH<  
v(Zi;?c  
{i%x s#0h  
八. 中期总结 "aCb;2Rs  
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: ^ Mvsq)  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 1f pS"_}  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 4gkV]" H!  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor #Wc #fP  
Wru  Fp  
?m_RU  
c!u}KVH  
|C)UZ4A/p  
PVkN3J  
九. 简化 PqJ*   
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。 =[)N6XV3  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 )`+@j.75  
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: @aV~.!!  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 .dKRIFo  
  +-*/&|^等 yL3<X w|  
2. 返回引用。 7U[L\1zS  
  =,各种复合赋值等 | 8L`osg  
3. 返回固定类型。 %d[xr h  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) kW2nrkF  
4. 原样返回。 K%TKQ<R|  
  operator, < 8 Y<w|Hh  
5. 返回解引用的类型。 n-b<vEZw#  
  operator*(单目) P7k$^n  
6. 返回地址。 k@";i4}A  
  operator&(单目) gy,TT<1)  
7. 下表访问返回类型。 Ualq>J5-m-  
  operator[] _hyxKrm' 6  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 aEqI51I  
  operator<<和operator>> h^_taAdS`  
k]/6/s\  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 })0 7u  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: PSQ:'  
`)C`_g3Ew  
template < typename Left > CpqSn/  
struct value_return v yLAs;  
  { v.2Vg  
template < typename T > `Ig2f$}  
  struct result_1 5f*'wA  
  { yDyeP{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; lQ<n dt~  
} ; zI:5I@ X  
^.1VhTB  
template < typename T1, typename T2 > |^k1hX2?W  
  struct result_2 'GzhZ`E6  
  { L,A-G"z0Z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 6L> "m0  
} ; 7@cvy? v{  
} ; \y )4`A  
PLD'Q,R  
b}L,kT  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait NDa|.,  
0G\myv  
下面我们来剥离functor中的operator() KJ^GUqVl  
首先operator里面的代码全是下面的形式: =U7D}n hS-  
9H%xZ(`vN  
return l(t) op r(t) Y$$?8xr ~  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 2l(j 4~g  
return op l(t) kbT-Oz  2  
return op l(t1, t2) >.wd)  
return l(t) op #M^Yh?~%w  
return l(t1, t2) op ;6 qdOD6  
return l(t)[r(t)] *;yMD-=  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] o4 g  
{ZM2WFpE  
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: 7RFkHME  
单目: return f(l(t), r(t)); IS 9q 5/]  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); F4<2.V)#-  
双目: return f(l(t)); G1^!ej  
return f(l(t1, t2)); XhD fI &  
下面就是f的实现,以operator/为例 *n_4Rr  
|21hY  
struct meta_divide O#5( U. E  
  { [5eT|uy  
template < typename T1, typename T2 > ftH%, /,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) TIh zMW\/K  
  { _%Ld E z  
  return t1 / t2; J9=0?^v-:B  
} JIKxY$GS  
} ; ZpctsCz]  
X|1YGZJ  
这个工作可以让宏来做: 5 ^z ,'C  
yj+b/9My   
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ sfPN\^k2  
template < typename T1, typename T2 > \ 71&+dC  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 49fq6ZhO  
以后可以直接用 <m:wuNEM  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) M*6@1.n  
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 NP'DuzC  
(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。。。) 4"(zi5`e  
OLup`~  
"s<l Lgi  
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 []3}(8yxGb  
v!h-h&p O7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > UBHQzc+,  
class unary_op : public Rettype GFa/9Bi  
  { 4^ 6L])y  
    Left l; KmOa^vY1.T  
public : xLK0~|_#!  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} P2JRsZ.  
j4r,_lH^r  
template < typename T > -86:PL(I"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FF!g9>  
      { PM>XT  
      return FuncType::execute(l(t)); AHD%6 \$  
    } hBE>ea  
[]!r|R3  
    template < typename T1, typename T2 > TPFmSDq  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f:&OOD o  
      { "]V|bz o0a  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); * .VZ(wX  
    } Y(Ezw !a  
} ; ~'.yhPo g  
Fh $&puF2  
9?$!=4  
同样还可以申明一个binary_op RAbq_^Q  
%<|KJb4?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > m e{SVG{  
class binary_op : public Rettype HWOH8q{f!  
  { W(4?#lA2W  
    Left l; " z'!il#  
Right r; BQ0\+  
public : :Ia&,;Gc  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} =T}uQ$X  
J4#]8!A  
template < typename T > AK?j1Pk  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xU<lv{m`D  
      { NP*0WT_gB  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); wT yM9wz&  
    } J3^ZPW  
qJt gnk|  
    template < typename T1, typename T2 > ZUW>{'[K  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #'h CohL  
      { A'(F%0NF6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); iRHQRdij  
    } R_n-&d 'PP  
} ; " <a|Q,!  
Yb{t!KL  
&ru0i@?)  
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 Rj`Y X0?+  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 S`w)b'B!M  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) !PIdw~YC  
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。 S]/ +n>  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! D07u?  
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。。。 *S_Iza #&x  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 y<d#sv(s  
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) Asu"#sd  
下面是修改过的unary_op J3+8s [oJ>  
P< x  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > <U pjAuG8  
class unary_op }h6z&:qA[?  
  { TN`:T.B  
Left l; yo?Q%w'Nh  
  {hR2NUm  
public : lXKZNCL  
#K w\r50  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} V7_??L%Ct`  
/z:K#  
template < typename T > R,1,4XT  
  struct result_1 c%.& F  
  { nB0 ol-<  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 'Sh5W%NM  
} ; G3?z.5 ,Q  
V1A3l{>L  
template < typename T1, typename T2 > -#x\E%v.F  
  struct result_2 .y+U7 "?s*  
  { ),,vu  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5-^twXC&  
} ; epyfgg MT  
 c @fc7  
template < typename T1, typename T2 > j]&{ @Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !F)oX7"  
  { ;D:T ^4  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); }*.*{I  
} _AYF'o-Cm  
'DQyB`V2y  
template < typename T > pASVnXJZ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n\Ixv  
  { S &u94hlC  
  return OpClass::execute(lt(t)); E:k?*l  
} (Lnh> '2  
] ),' =@  
} ; "g-NUl`'  
T 1=M6iJ  
:TI1tJS~*  
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 gBu4`M  
好啦,现在才真正完美了。 lV'83  
现在在picker里面就可以这么添加了: =w-H )  
>qA&;M  
template < typename Right > SZvsJ)  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const [_n|n"M  
  { 7i.aZ2a%  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); sSUd;BYf  
} aDuanGC/V  
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。 B!@0(A  
pdSyx>rJ  
N=9lA0y+  
Cq~Ir*"  
6bba}P  
十. bind kZQ;\QL1}  
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。 UhK,H   
先来分析一下一段例子 GWKefH  
3yN1cd"#?  
BL67sva;  
int foo( int x, int y) { return x - y;} sa*-B  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 :cTi$n  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 qv\yQ&pj  
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。 v*3:8Y,  
我们来写个简单的。 wn`budH?c8  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 1CbC|q  
对于函数对象类的版本: whCv9)x  
v(`$%V.  
template < typename Func > ?9+;[X  
struct functor_trait 2uIAnbW]M  
  { FhGbQJ?[3  
typedef typename Func::result_type result_type; Q*: Ow]  
} ; *F0N'*  
对于无参数函数的版本: pjFgIG2=9  
B|v fkX2f  
template < typename Ret > n :P}K?lg  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ?3#X5WT  
  { GcuZPIN%D  
typedef Ret result_type; >nX'RE|F  
} ; EcU9Tm`h  
对于单参数函数的版本: <FE O6YP  
71_N9ub@z  
template < typename Ret, typename V1 > q9Q4F  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Rs wR DLl  
  { <vs.Ucxx  
typedef Ret result_type; F <(Y  
} ; y+a&swd2(U  
对于双参数函数的版本: B_> Fd&  
_wBPn6gg`  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ,P^"X5$   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > &D:88   
  { /NZ R|  
typedef Ret result_type; I8y\D,  
} ; bPNsy@"6  
等等。。。 U|=y&a2Rb  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy #u_-TWVt  
h(BN6ZrzKd  
template < typename Func > /1*\*<cs  
struct func_return <d4^gAfs*  
  { ",a fv{C  
template < typename T > ScEM#9T|  
  struct result_1 Z_%>yqDC  
  { H,'c&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2.yzR DfZ  
} ; A!c.P2  
8QU`SoS9  
template < typename T1, typename T2 > EOL03N   
  struct result_2 Jy9&=Qh   
  { E%TvGe;#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; vsK>?5{C-  
} ; H X8q+  
} ; ZYG"nmNd  
Uu ,Re  
~c4Y*]J  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Ae1},2py  
[*fnTy  
template < typename Func, typename aPicker > t1kD5^  
class binder_1 ||qW'kNWM  
  { ?G@%haqn6  
Func fn; ;Bm{_$hf=  
aPicker pk; wjkN%lPfvj  
public : p~t$ll0s  
?pFHpz   
template < typename T > k:f Rk<C  
  struct result_1 ]BA8[2=m  
  { .fgoEB,(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; @Z)&3ss  
} ; T"O!  
'?\Hm'8  
template < typename T1, typename T2 > "xWC49   
  struct result_2 61wiXX"N  
  { }+z}vb  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; fYwumx`J  
} ; m|!sY[!  
;kY=}=9  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} TWy1)30x  
fy-( B;  
template < typename T > 1*XqwBV  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @^%# ]x,:  
  { _b+3;Dy  
  return fn(pk(t)); t<4+CC2H  
} 9rhz#w  
template < typename T1, typename T2 > bp }~{]:b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (q)W<GYP  
  { @ ~PL|Pp_  
  return fn(pk(t1, t2)); xMe[/7)4  
} 9vXrC_W9  
} ; <3i!{"}  
gX[6WB"p  
y<)x`&pcD  
一目了然不是么? f+rBIE  
最后实现bind #6JG#!W  
/gxwp:&lY  
[K^RC;}nV^  
template < typename Func, typename aPicker > 'INdZ8j_  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) cEe>Lyt  
  { !aLL|}S  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Ax&+UxQ0|  
} ~#wq sm  
$N~8 ^6  
2个以上参数的bind可以同理实现。 )F:hv[iv  
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。 GZse8ng  
K1Uur>Pk%  
十一. phoenix dD=dPi#  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: q?`bu:yS  
0 ~VniF^  
for_each(v.begin(), v.end(), ^*Sb)tu\ W  
( 0 j6/H?OT  
do_ ^X^4R1V)  
[ zT.qNtU%  
  cout << _1 <<   " , " U`xjau+  
] w9vqFtj  
.while_( -- _1), [-Dx)N  
cout << var( " \n " ) &P rx=L`  
) QHK$2xtq|  
); y:xZ(RgfF  
B&cC;Hw  
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: r.[9/'>  
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 O>UR\l|+:2  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 J@52<.>6  
那么我们就照着这个思路来实现吧: -FwOX~s/'  
<`BUk< uf#  
h&&ufF]D  
template < typename Cond, typename Actor > $Die~rPU  
class do_while gz8<&*2  
  { @`)A )  
Cond cd; k5(@n>p  
Actor act; 4\>Cnc{  
public : O",:0<  
template < typename T > t 7+ifSrz  
  struct result_1 LG(bdj"NM  
  { < yBZsSj  
  typedef int result_type; N\rbnr  
} ; _8S!w>$)  
P/4]x@{ih  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 0:Xvch0  
OT+LQ TE  
template < typename T > :2}zovsdj  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S-GcH  
  { &;|/I`+  
  do XB zcbS+  
    { (z#qkKL{^  
  act(t); y^?7de}  
  } Z%k)'%_   
  while (cd(t)); p1q"[)WVn^  
  return   0 ; Bi9 S1 p  
} -b8Vz}Y  
} ; ]7eQ5[ 5s  
5?{a=r9  
;~3CuN8  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 9ELLJ@oNC  
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。 abp]qvCV  
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。 CtfI&rb[  
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。 #3leMZ6  
下面就是产生这个functor的类: Z+x,Awq  
|\Nu+w   
!ffdeWHR  
template < typename Actor > {%*,KB>b  
class do_while_actor ,E<(K8  
  { R_`i=>Z-  
Actor act; :2vk vLM  
public : nDhr;/"i  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} F|Pf-.r`t  
akoK4!z  
template < typename Cond > +iY.YV  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; |wZcVct~  
} ; Kf/1;:^  
fYBmW')  
KEEHb2q  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 >+ul LQqe  
最后,是那个do_ f%<kcM2  
Cz` !j  
p3`ND;KQ  
class do_while_invoker 2r4owB?  
  { h\k@7wgu  
public : BIqZg$  
template < typename Actor > TCWy^8LA  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const F jsnFX;  
  { qj/ pd 7\  
  return do_while_actor < Actor > (act); ?RNm8,M  
} ge %ytrst  
} do_; /}t>o* x  
p~Di\AQ/  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? &@NTedg!  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 aNs~Uad1U  
最后来说说怎么处理break和continue }8`W%_Yk  
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。 [uqe|< :  
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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