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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda A;kB"Tx  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 *I~F7Z]|  
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, P iN3t]2  
#2}S83 k  
:ZUy(8%Wl  
k;%}%"EVZ  
  class filler q+N}AKawB  
  { &B) F_EI  
public : Ws=J)2q  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;}  Z/64E^  
} ; (T@ov~ @  
|(wx6H:  
k&Sg`'LG8  
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: P)T:6K  
Dv$xP)./  
bBZvL  
JL <}9K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); CxO) d7c  
h7g9:10  
.AKx8=f  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 c;j]/R$i  
[ML4<Eb+ x  
?)9 6YX'  
*d@}'De{8  
二. 战前分析 5ewQjwW0  
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。 -wY6da*.W  
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 %o5GD  
Dgdh3q;  
"zr%Q'Ky  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); R (6Jvub"I  
  /* --------------------------------------------- */ VRD2e ,K  
vector < int *> vp( 10 ); Blu^\:?#z-  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Rq;R{a  
/* --------------------------------------------- */  p.zU9rID  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 0ya_[\  
/* --------------------------------------------- */ 2-8<uUy  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); #ujcT%1G  
  /* --------------------------------------------- */ `P'{HT  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' );  ?9AByg  
/* --------------------------------------------- */ #x'C  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); *rA!`e*  
sO6+L #!  
pnf3YuB  
}=wSfr9g  
看了之后,我们可以思考一些问题: #u#s'W  
1._1, _2是什么? Nz2}Ma 2  
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。 _wm"v19  
2._1 = 1是在做什么? wLW!_D,/R  
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。 J9{B  
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。 p_[k^@ $  
a-hF/~84S:  
,"&vhgYU  
三. 动工 ] Qj65]  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ?vvjwys@  
"ibKi=  
R_/T bz  
P4s:wuJ^  
template < typename T > 64[j:t=N  
class assignment 7pkc*@t  
  { lO<Ujb#"R  
T value; :I1bGa&I  
public : w)hJ0k  
assignment( const T & v) : value(v) {} R D)dw  
template < typename T2 > ^5xY&1j  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } P[^!Uq[0n7  
} ; yBeSvsm  
SdN|-'qf  
([s2F%S`@  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 >&p_G0-  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment #t9&X8:U  
qxk1Rzm?x  
$vicxE~-E  
O(CUwk  
  class holder 0^zu T  
  { bD=_44I  
public : QRx'BY$5  
template < typename T > 1Hzj-u&N/  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const <` HLG2  
  { 'j>Q7M7q{  
  return assignment < T > (t); OfIml.  
} %$S.4#G2  
} ; !k Hpw2  
6D) vY  
9].!mpR  
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: p-M QI }  
<^OGJ}G  
  static holder _1; }[? X%=  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写  gryC#  
) 3Eax_?Z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~G ,n>  
而不用手动写一个函数对象。 3]/w3|y  
t hTY('m  
izOtt^#DZt  
t4 $cMf  
四. 问题分析 gy,B+~p  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Z-Zox-I1}-  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ,253'53W)  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 !c'a<{d@  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 k(!#^Mlz[  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 kC6J@t)  
cl)%qIXj}H  
五. 问题1:一致性 ,}F{V>dhn  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| enE8T3   
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 |G!-FmIK  
L~CwL  
struct holder `G6Nk@9.  
  { bv-s}UP0  
  // ps^Z)x`GV  
  template < typename T > ,,lrF.  
T &   operator ()( const T & r) const PudwcP {  
  { xLX:>64'o>  
  return (T & )r; 6E85mfFS  
} dKi+~m'w  
} ; HS>Z6|uLY  
L-",.U*;  
这样的话assignment也必须相应改动: D'c, z[  
szGp<xv_p  
template < typename Left, typename Right > 5o'V}  
class assignment 4ijoAW3A^  
  { cea%M3  
Left l; x)5#*Q  
Right r; <Hig,(=`.  
public : Z[[ @O  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >ouHR*  
template < typename T2 > `gSqwN<x%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } zH eqV  
} ; Z<;am  
_/]4:("  
同时,holder的operator=也需要改动: L1 O\PEeT  
P]bI".A8  
template < typename T > pk:YjJs  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const *C}vy`X  
  { 1-Sc@WXd  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); T\NvN&h-  
} h,LwC9  
?1JS*LQ$  
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。 DgGGrV`  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 now\-XrS  
3mIVNT@S9  
return l(rhs) = r; z%<Z#5_N  
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。 cL?FloPc*  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ag+$qU  
oEGe y8?  
template < typename Tp > gR )xw)!  
class constant_t ~kj1L@gy   
  { i*_T\_=  
  const Tp t; t n>$5}^;  
public : 4U( W~O  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ]*'V#;s  
template < typename T > YQ:F Bj  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const t H`!?  
  { q$Gf9&ZO  
  return t; MR}GxI  
} -NGY+1  
} ; )`, Bt  
%ZDo;l+<F6  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 F]:@?}8R  
下面就可以修改holder的operator=了 Ml@,xJ/aia  
j,?>Q4G  
template < typename T > TO ^}z  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const o4^rE<vJ  
  { %3M1zZY  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); H.3+5 po  
} ""|vhgP  
8vjaQ5  
同时也要修改assignment的operator() D~P I_*h.  
KP(RK4F  
template < typename T2 > c*sK| U7)  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } p(g0+.?`~  
现在代码看起来就很一致了。 [7]Kvb2t  
@zSI@Oq_  
六. 问题2:链式操作 +l+8Z:i<  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 wi-O}*O   
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。 zUF%`CR  
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。 ?j6?KR@#  
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。 yj13>"nh  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ?`#)JG,A7  
=87.6Ai  
template < typename T > -rb]<FrL^  
struct result_1 BG\g`NK}Z  
  { xXp$Nm]:  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ckY,6e"6  
} ; ( qG | .a  
i"V2=jTeBv  
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: @F%H 1  
!Bcd\]q  
template < typename T > w 4-E@>%  
struct   ref f?}~$agc  
  { ,<!_MNw[  
typedef T & reference; ^vw? 4O  
} ; \D}K{P  
template < typename T > )FVW/{NF@q  
struct   ref < T &> U{6i5;F#H  
  { aZ"9)RJe  
typedef T & reference; 1iyd{r7|  
} ; !*JE%t  
d}#G~O+y3v  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: @62QDlt;  
4Y2l]86  
template < typename T > 4Qh\3UL~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const -b'93_ZTu:  
  { XMzL\Edo  
  return l(t) = r(t); Z\Qa6f!  
} ky*-THS  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 6P@3UQ)}s  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 8#b>4 Dx  
5:ca6 H  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 t 1gH9  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Hry*.s -  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 j[2?}?  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 HMDQEd;  
最后的布局是: 7v\K,P8  
                Add ?ra6Lo  
              /   \ WB~ ^R<g  
            Divide   5 ,QU2xw D[  
            /   \ S^ ij%  
          _1     3 ZtG5vdf  
似乎一切都解决了?不。 =gL~E9\  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 fS2 ^$"B|  
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。 H%2Y8}  
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: yv2BbrYyy  
}H2<w-,+  
template < typename Right > 5[NF  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ?L.c~w;l  
Right & rt) const (9R;a np  
  { ~{MmUp rS  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); u7R:7$H  
} l{OU \  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Hp`Mp)1s  
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。 9;,_Q q  
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。 E07g^y"}i  
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。 2pa: 3O  
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。 RDX".'`(=  
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? m<]b]FQ  
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: ^}nz^+R  
96M?tTa  
template < class Action > %heX06  
class picker : public Action G;r-f63N  
  { ^ ]Mlkd:  
public : } ti+tM*  
picker( const Action & act) : Action(act) {}  J`F][ A  
  // all the operator overloaded eyPh^c]?`8  
} ; gHCk;dmq81  
oB$7m4xO\  
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。 eLC}h %  
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: nU]4)t_o\  
 =FZt  
template < typename Right > OFS` ?>  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const |%6zhkoufM  
  { dno=C  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); X2ShxD|  
} 7|=*z  
d3 h^L  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > X[pk9mha  
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。 qSj$0Hq5XI  
doJ\7c5uU  
template < typename T >   struct picker_maker MN|8(f5Gs  
  { z>_jC+  
typedef picker < constant_t < T >   > result; b.Wf*I?  
} ; SVvR]T&_  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > u[25U;xo  
  { VeT\I.K[  
typedef picker < T > result; %) -5'l<  
} ; iM'{,~8R5  
jU K0?S>  
下面总的结构就有了: TM sEHd  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 3)SO-Bz\  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ~i&Lc7Xl  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 E2f9J{ Ki=  
至此链式操作完美实现。 0:<dj:%M  
B5%N@g$`j  
Q=hf,/N  
七. 问题3 Mq7d*Bgb  
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。 [;5?=X,LD  
mRI W9V  
template < typename T1, typename T2 > JvFU7`4@  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i,G )kt'H  
  { hGc')  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); +f)Nf) \q  
} rw*#ta O  
Z$h39hm?c  
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: &^-quzlZ  
vF45tw  
template < typename T1, typename T2 > 71GLqn?  
struct result_2 >icK]W  
  { (+g!~MP  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; +*OY%;dQ7@  
} ; 7.O1 ~-  
UnjUA!v  
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? ti`R  
这个差事就留给了holder自己。 -QaS/WO_  
    nLZT3`@~,  
LGb.>O^  
template < int Order > E%L]ifA9!  
class holder; ,nMc. G3  
template <> ^:0NKq\  
class holder < 1 > 1zE_ SNx  
  { (0%0+vY  
public : WZ"g:Khw  
template < typename T > aOYRenqu  
  struct result_1 qx! NU}6  
  { h[c HCVM:  
  typedef T & result; = Mc]FCV  
} ; G $u:1&   
template < typename T1, typename T2 > ~5aq.hF1,A  
  struct result_2 .^s%Nh2jM  
  { yQQ[_1$pq  
  typedef T1 & result;  5" U8|  
} ; N"~P` H![x  
template < typename T > 7QiJ1P.z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const IQK__)  
  { D_E^%Ea&`  
  return (T & )r; Z+"%MkX0  
} @vf{_g<  
template < typename T1, typename T2 > 7Kx3G{5ja  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const uQ9/7"S  
  { SZ}t_w `  
  return (T1 & )r1; GXaCH))TO  
} htg+V-,  
} ; LyA=(h6  
l'N>9~f  
template <> '{EBK  
class holder < 2 > tYt/m6h  
  { O2{_:B>K[  
public : p\e*eV1dxx  
template < typename T > v ~73  
  struct result_1 >gDsjHQ6;  
  { x@ bZ((w  
  typedef T & result; 8<u_ wt@  
} ; fU~>A-P  
template < typename T1, typename T2 > BzH7E[R49  
  struct result_2 1N< )lZl)  
  { 2vKnxK+ 5  
  typedef T2 & result; >VqMSe_v  
} ; kl[bDb1p  
template < typename T > %>cc%(POO  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Uc e#v)  
  {  6<A\U/  
  return (T & )r; )|/t}|DIx  
} Qwx}e\=  
template < typename T1, typename T2 > h B<.u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Y VTY{>Q  
  { Jg|3Wjq5  
  return (T2 & )r2; }}~ ^!  
} 9&}qie,  
} ; 2q# t/oN3T  
LJZEM;;}  
hBLg;"=Em  
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> >。 \`x'r$CV  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: +7+ VbsFG  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: V]}/e!XK\  
#UU}lG  
return l(i, j) = r(i, j); >'^l>FPc  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) K@*m6)  
'rf='Y  
  return ( int & )i; M:?eK [h  
  return ( int & )j; M 0->  
最后执行i = j; ?MeP<5\A  
可见,参数被正确的选择了。 s4SR6hBO  
fx.FHhVu  
UeE& 8{=d  
T4Z("  
]@ETQ8QN  
八. 中期总结 ~PuPY:"  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 4E3HYZ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 A'|W0|R9  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 :KX/GN!n  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor I?-9%4 8iM  
Ltcr]T(Ic  
V0JoUyZ  
 [.z1  
#f/-iu=L  
aqs']  
九. 简化 Q8Usyc'3  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 @R}L 4  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Q+G=f  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 7"4|`y^#  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 iO#H_&L.p  
  +-*/&|^等 e5fJN)+a  
2. 返回引用。 !l6B_[!@  
  =,各种复合赋值等 >E"FoZM=  
3. 返回固定类型。 |#5JI #,vX  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) uK(+WA  
4. 原样返回。 & PHHacp  
  operator, E_?3<)l)RI  
5. 返回解引用的类型。 (U/[i.r5Cj  
  operator*(单目) vR1%&(f{  
6. 返回地址。 mMT7`r;l  
  operator&(单目) -lSm:O@'  
7. 下表访问返回类型。 pSq\3Hp]Q  
  operator[] `-ENKr]  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 =]W{u`   
  operator<<和operator>> 5bmtUIj  
m !;mEBL{  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 >YoK?e6  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: u# =N8  
IRo[|&c  
template < typename Left > Vzbl* Zmx  
struct value_return `p1`Sxz?  
  { Y/Y746I  
template < typename T > lt0(Kf g  
  struct result_1 i8HSYA  
  { ~,':PUkiV  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; "P<~bw5   
} ; &B3\;|\  
, {z$M  
template < typename T1, typename T2 > >wcsJ {I  
  struct result_2 F w{8MQ2  
  { Zb2 B5( 0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; {2Gp+&  
} ; 7Ox vq^[  
} ; 5W<BEcV\  
VdK-2O(.-  
>+oQxml6nI  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 62vz 'b  
 2 H^9Qd  
下面我们来剥离functor中的operator() ]s, T` (&  
首先operator里面的代码全是下面的形式: -QS_bQG%  
y'pG'"U]_  
return l(t) op r(t) U?|s/U  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) (Z`Y   
return op l(t) N;[w`d'#  
return op l(t1, t2) +}9%Duim  
return l(t) op =:a 3cr~  
return l(t1, t2) op pm)A*][s  
return l(t)[r(t)] yDd&*;9%Qg  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Pi*,&D>{7  
QG9 2^  
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: IHagRldG  
单目: return f(l(t), r(t)); W=)}=^N0  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); m5d;lrk@&/  
双目: return f(l(t)); ~=c^ Oo:  
return f(l(t1, t2)); 9pjk3a  
下面就是f的实现,以operator/为例 R~Xl(O  
wp*;F#:G  
struct meta_divide GB[W'QGiq  
  { U}Hmzb  
template < typename T1, typename T2 > M>I}^Zp!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) +%gh?  
  { 4a)qn?<z  
  return t1 / t2; ]Uxx_1$,  
} 23+GX&Rp  
} ; b|fq63ar;  
XTeU 2I  
这个工作可以让宏来做: I|R9@  
>Xb]n_`  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ * rs_k/2(  
template < typename T1, typename T2 > \ !4z"a@$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Jge;/f!i  
以后可以直接用 HVu_@[SYR3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 6'wP?=  
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 m&ZdtB|  
(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(.=k  
+;>>c`{  
`pcjOM8u  
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 6(ja5)sn*  
.)W8 U [  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > DDkO g]  
class unary_op : public Rettype MCYrsgg}  
  {  R6AZIN:  
    Left l; mfx 'Yw*{  
public : O>k.sO <  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} DTr0u}m  
i,bFe&7J  
template < typename T > 9CL&tpqv f  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?NHh=H\7u  
      { 1^$Io}o:S  
      return FuncType::execute(l(t)); e94csTh=  
    } aX  ?ON  
7`WK1_rR\  
    template < typename T1, typename T2 > IPT}JX'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const St(7@)gvY  
      { s}HTxY;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 8o4 vA,  
    } 0q62{p7  
} ; +5T0]!  
6xj&Qo  
>)VrbPRuA  
同样还可以申明一个binary_op @7BH`b$)!  
~^3B(feQ]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > s'K0C8'U  
class binary_op : public Rettype +"d{P,[3J  
  { 4QDF%#~q^  
    Left l; =RQ>q  
Right r; K): )bL(B  
public : 7tt&/k?Q  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} e1'_]   
rP>5OLP  
template < typename T > ^Nc\D7( l  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4Q!*h8O  
      { &t6L8[#yd  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 8ztY_"]3p  
    } #FeM.k6  
Mv ;7kC7]  
    template < typename T1, typename T2 > [(dAv7YbN  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .UJDn^@  
      { |:EUh  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2=U4'C4#  
    } CP={|]>+S  
} ; A>'o5+  
\s)j0F)  
4ci @$nL1  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ;,IGO7R  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 o!j? )0d  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) HF0J>Clq  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 cZHlW|$R  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! K@?S0KMK  
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。。。 Z/2#h<zj  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 6t@3 a?  
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) XfY]qQP  
下面是修改过的unary_op Z4rK$ B  
X+hyUz(%R  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Ejn19{  
class unary_op *VL-b8'A<  
  { T T29 LC@  
Left l; %3~jg  
  _\u'~wWl  
public : :@n e29,}  
/)v X|qtIY  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} -1U]@s  
 okfhd{9  
template < typename T > gI T"nG=a4  
  struct result_1 7@06x+!  
  { v/CXX<^U(  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; K{"+eA>CU  
} ; 7<X_\,I  
kkh#VGh"  
template < typename T1, typename T2 > * 78TT \q<  
  struct result_2 .PF~8@1ju  
  { m:K/ )v*  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; SVeL c  
} ; zvSfW# *  
6LUB3;g7  
template < typename T1, typename T2 > ;[%AeN5W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const CbwQ'c$}  
  { C~kw{g+|  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); !v$hqNt7  
} Z(CzU{7c  
\GBv@  
template < typename T > x.}iSE{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Uv.{=H:  
  { KZ&8aulP  
  return OpClass::execute(lt(t)); 0~"{z >s '  
} <sn^>5Ds  
gX]?`u  
} ; 0urQA_JC  
`43E-'g  
9'T nR[>  
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 -R| v&h%T  
好啦,现在才真正完美了。 !.kj-==s{7  
现在在picker里面就可以这么添加了: _PQQ&e)E  
F DXAe-|Q  
template < typename Right > {QJJw}!#  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const td{$ c6  
  { [&"`2n  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); SmC91XO  
} kOeW,:&65  
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。 EtKy?]i  
T&cf6soo  
1XL^Zhr  
MT}9T  
;5dJ5_}  
十. bind s}X2*o`,  
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。 05$CIS>!  
先来分析一下一段例子 >'7Icx  
8,=,'gFO  
#sN]6  
int foo( int x, int y) { return x - y;} !-p5j3A4L  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 >pUR>?t"  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 CKy' 8I9  
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。 8)/d8@  
我们来写个简单的。 FL9 Dz4  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: O_*%_S}F&  
对于函数对象类的版本: 3Vs8"BFjz  
}~y i6!w'  
template < typename Func > M;-PrJdyt  
struct functor_trait ={B%qq  
  { ?7*.S Lt  
typedef typename Func::result_type result_type; B[epI3 R  
} ; V*}ft@GPD  
对于无参数函数的版本: >-0Rq[)  
;y/&p d+  
template < typename Ret > cY0NQKUk~  
struct functor_trait < Ret ( * )() > VMXccT9i!  
  { b<n*wH  
typedef Ret result_type; jH({Qc,97  
} ; fX2sjfk  
对于单参数函数的版本: #Ipi3  
Vo"Wr>F  
template < typename Ret, typename V1 > Z8%?ej`8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > pE,2pT2>  
  { E{k$4  
typedef Ret result_type; 9$$dSN\&  
} ; 3f@@|vZF  
对于双参数函数的版本: |6v $!wBi  
A+de;&  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > @>cz$##`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > UQ c!"D  
  { FC@h6 \+a  
typedef Ret result_type; kUGOkSP8[  
} ; C.].HQ  
等等。。。  k{d]  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy N:x--,2  
~G,_4}#"pM  
template < typename Func > w;W# 'pE  
struct func_return ]l>LU2 sx  
  { %PM&`c98z7  
template < typename T > "ngULpb{R  
  struct result_1 JlR$"GU  
  { {7'Wi$^F  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }IEwGoDwNs  
} ; =h0vdi%{  
%;_94!(hC  
template < typename T1, typename T2 > Xdh2  
  struct result_2 cD6S;PSg  
  { hz:h>Hwy  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0xVw{k}1U  
} ; =HMa<"-8  
} ; M#n lKj<  
*,& 2?E8  
J/LsL k  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Kv0V`}<Yc  
lg"aB  
template < typename Func, typename aPicker > 5.1z9[z  
class binder_1 <yl%q*gls  
  { 5(>SFxz"t  
Func fn; ,2YZB*6h{  
aPicker pk; ~=va<%{ U  
public : ;NU-\<Q{  
VWq]w5oQO  
template < typename T > ' _d4[Olu  
  struct result_1 5EU~T.4C<  
  { 7UIf   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; {Y-~7@  
} ; `+z^#3l  
A]Bf&+V  
template < typename T1, typename T2 > Jvc:)I1NE7  
  struct result_2  bTU[E  
  { <Pzy'9  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Lq|>n Y  
} ;  J3`0i@  
ijsoY\V50  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} p8Z?R^$9H  
|Dt_lQp#  
template < typename T > o?Aj6fNY?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H2H`7 +I,  
  { *Nm$b+  
  return fn(pk(t)); Mg #yl\v  
} I4W@t4bZ  
template < typename T1, typename T2 > !O,Sq/=.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o]E L=j  
  { vJLGy]  
  return fn(pk(t1, t2)); c {/J.  
} > vdmN]  
} ; >H^#!eaqw  
e2f+Fv 9  
v3#,Z!  
一目了然不是么? 8Qo'[+4;  
最后实现bind 6<EGH*GQ$  
q`,%L1c4  
;$W HTO(  
template < typename Func, typename aPicker > nl qn:[BU  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) x-"8V(  
  {  g5 T  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); W:,Wex^9n  
} ]} dQ~lOE  
k,[*h-{8  
2个以上参数的bind可以同理实现。 >))CXGE  
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。 #MKM.T,\t  
#=t/wAE y:  
十一. phoenix T]ls&cW5  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: t%;w<1E  
2 /FQ;<L  
for_each(v.begin(), v.end(), (J[Xryub  
( lDTHK2f  
do_ -QroT`gy  
[ ,Cb3R|L8  
  cout << _1 <<   " , " 12a`,~  
] yL*]_  
.while_( -- _1), s'h;a5Q1'Q  
cout << var( " \n " ) ,$0-I@*V  
) } vmRm*8z  
); |RFBhB/u  
]QhTxrF"  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: nq)F$@  
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 z@yTkH_  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 [ n7>g   
那么我们就照着这个思路来实现吧: 7 p{Pmq[  
7 !$[XD  
0V4B Q:v  
template < typename Cond, typename Actor > n:,mo}?X  
class do_while e"ehH#i  
  { =5q<_as  
Cond cd; d=/0A\O  
Actor act; @eJCr)#}  
public :  .qgUD  
template < typename T > Zz0e4C  
  struct result_1 x;17}KV  
  { ]K"&Vd  
  typedef int result_type; O\6U2b~  
} ; _dJ(h6%3  
5J10S  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 6RnzT d  
{drc}BL_  
template < typename T > 5~|{:29X  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Snx!^4+MF  
  { L=l&,ENy  
  do }(oeNP M8  
    { s V_(9@b  
  act(t); rZ~w_DK*  
  } flsejj$  
  while (cd(t)); )h8}{*  
  return   0 ; Fl-\{vOn  
} !cwZ*eM  
} ; qI+2,6 sGI  
J;C:nE|V  
uh )S;3|  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). >2'"}np*  
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。 w G%W{T$  
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。 ;V xRaj?  
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。 TmsIyDcD~  
下面就是产生这个functor的类: /|IPBU 5  
vrkY7L3\  
/ad9Q~nJ  
template < typename Actor > rO'DT{Yt  
class do_while_actor x4oWZEd  
  { =]Vz= <  
Actor act; |A%9c.DG.  
public :  lN,?N{6s  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} j]Jgz<  
BAf$ty h  
template < typename Cond > Y@UkP+{f=  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; j3gDGw;  
} ; UEU/505  
=dmr ,WE  
#c^V %  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 *m~-8_ >;  
最后,是那个do_ Vw;Z0_C  
'<R>cN"  
R4m {D  
class do_while_invoker 5*AXL .2ih  
  { n HseA  
public : i[v4[C=WB!  
template < typename Actor > hF%M!otcJ-  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const qt@L&v}~j  
  { KK){/I=z  
  return do_while_actor < Actor > (act); Fx9-A8oIR  
} Q&} 0owe  
} do_; L*6'u17y  
rbZbj#  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? .%zcm  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 =V^-@ji)b  
最后来说说怎么处理break和continue l8\UO<^fY  
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。 \|]mClj#  
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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