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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda [MmM9J["  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ^Q2ZqAf^a  
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, zO.6WJ  
qei$<j'b  
n`<S&KP|  
#5{sglC"|F  
  class filler n2'|.y}Um:  
  { V5s& hZZYa  
public : FdxsU DL  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} I'A:J  
} ; yYX :huw  
mxL;;-  
ua#K>su r.  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: pGkef0p@  
(,tHL  
,+-h7^{`  
-1mvhR~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); !sK#zAR2  
cjY@Ot*i$  
z93nYY$`Y  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 x5vzPh`  
B9W/bJ6%  
%UG/ak%z  
:uvc\|:s  
二. 战前分析 04\Ta  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 IUawdB5CB  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 *`.LA@bHU  
nKu(XgFv  
|Gc&1*$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); BHclUwj  
  /* --------------------------------------------- */ 'FxYMSZS$  
vector < int *> vp( 10 ); swt\Ru6,  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); f?m5pax|  
/* --------------------------------------------- */ D(@SnI+  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); zKMv7;s?  
/* --------------------------------------------- */ hU+#S(t>b  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); +gNX7xuY  
  /* --------------------------------------------- */ PL!tk^;6-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ir+8:./6  
/* --------------------------------------------- */ (zEYpTp  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); k!vHO  
Ej5^Y ?-6  
)BpIxWd?  
&m4f1ZO*  
看了之后,我们可以思考一些问题: v C-[#]<  
1._1, _2是什么? iz(m3k:w  
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。 x3_,nl  
2._1 = 1是在做什么? vcV!K^M-  
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。 3l+|&q[v  
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。 x' ?.~  
1"d\ mE  
YpiRF+G  
三. 动工 Pgx+\;w"  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: rr>IKyI'  
hsz$S:am  
b sMC#xT  
^X$ I=ro  
template < typename T > pBvo M={2!  
class assignment pj j}K  
  { y]MWd#U  
T value; &'NQ)Dn  
public : 4fD`M(wv  
assignment( const T & v) : value(v) {} L#[HnsLp_  
template < typename T2 > {.cB>L  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Qk|( EFQ9  
} ; @H3|u`6V  
<kROH0+  
pDP33`OFh  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 q~mcjbLz  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment YdPlN];[  
gca|?tt  
FU^Y{sbDg  
y+l<vJu  
  class holder 7Zhli Y1  
  { <.: 5Vx(Aw  
public : LZbRQ"!!o  
template < typename T > XL=2wh  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const #cR57=M}  
  { 4;08n|C  
  return assignment < T > (t); imC&pPBB/G  
} FW/6{tm  
} ; 4GEjW4E  
_CHKh*KHML  
gX/|aG$a!U  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 7l[t9ON  
Ty)gPh6O  
  static holder _1; ( ?atGFgu  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 % E<FB;h  
~4l6unCI  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Z?5,cI[6#  
而不用手动写一个函数对象。 3xc:Y> *`  
SZNFE  
n\~"Wim<b  
avF&F  
四. 问题分析 T9aTEsA[U  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 9 ?EY.}~  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 f J,8g/f8  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 wCqE4i  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 @Z"QA!OK~c  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 b#bO=T$e-  
GA({ri  
五. 问题1:一致性 '5&B~ 1&  
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?| 8Xt=eL/P  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 &e5^v  
h5h-}qBA  
struct holder +z{x 7  
  { p]atH<^;K  
  // 1KfJl S+  
  template < typename T > rElG7[+)p  
T &   operator ()( const T & r) const Iwd"f  
  { w+:+r/!g  
  return (T & )r; *}50q9)/  
} ,58kjTM  
} ; \H}@-*z+)  
0hEF$d6U  
这样的话assignment也必须相应改动: @5uyUSt]  
GcU(:V2o  
template < typename Left, typename Right > |2+c DR  
class assignment LS?` {E   
  { yDl5t-0`  
Left l; [m@e^6F0U  
Right r; aTs y)=N  
public : QQ2OZy> W  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2n\i0?RD  
template < typename T2 > l%3Q=c  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Lt ZWs0l0  
} ; l7FZ;%&  
6'X.[0M  
同时,holder的operator=也需要改动: P7^TRrMF  
c'VtRE# z~  
template < typename T > QyBK*uNdV  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const c9F[pfi(  
  { M 2U@gC|{  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); (,Zz&3 AV  
} }tg:DG  
L>K39z~,  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 cUX]tiC0  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 mYU dhL ^  
M`f;-  
return l(rhs) = r; 7{6cLYl  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 jTxChR  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: M@z_Z+q 9  
ag*Hs<gi  
template < typename Tp > 2&G1Q'!  
class constant_t _s#/f5<:B  
  { -p]`(S%  
  const Tp t; smQpIB;  
public : clU3#8P!=  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} js$a^6  
template < typename T > Z~.]ZWj -  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 4wEpyQ|L  
  { )}g4Rvr  
  return t; z jNjmC!W  
} J7aK3 he  
} ; qCFXaj   
y{},{~FA"  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 YnL?t-$Gg  
下面就可以修改holder的operator=了 M`,Z#)Af  
e"8m+]  
template < typename T > vd X~E97  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const "oGM> @q=B  
  { s%?p%2&RA  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); >[3,qP]E  
} ClVpb ew  
@nW(KF  
同时也要修改assignment的operator() EG:WE^4  
?@ye*%w_  
template < typename T2 > F/,<dNJ  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ^T J   
现在代码看起来就很一致了。 OU964vv  
2\8\D^   
六. 问题2:链式操作 W;9X*I8f8  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 /xbF1@XtL  
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。 B0SmE_u_N  
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。 #YMp,i  
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。 g"AfI  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct <("w'd}  
(6y3"cbe  
template < typename T > wk 7_(gT`0  
struct result_1 (+v*u]w4  
  { u z2s-,  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; '|R@k_nx  
} ; $Lbe5d?\  
'ah0IYe  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 0\<-R  
aC6b})^  
template < typename T > ])l[tVHm  
struct   ref ,^Srd20  
  { w+(wvNmNEK  
typedef T & reference; !>);}J!e]  
} ; :NyEd<'  
template < typename T > ~"YNG?Rre  
struct   ref < T &> |dzF>8< )  
  { 4'=N{.TtO  
typedef T & reference; y$Noo)Z  
} ; WQC6{^/4[1  
3^UsyZS)  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: !27]1%Aw  
*/e5lRO\  
template < typename T > *g6o ;c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ng*E9Puu[  
  { /8HO7E+5  
  return l(t) = r(t); wdV?& W+  
} W+S; Do  
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。 -ix1<e  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 xJGeIh5  
W A}@n  
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 1 *CWHs  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 28yxX431S  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 04d$_1:}a  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 % "^XxVJ*  
最后的布局是: u.FDe2|[)  
                Add ^eRT8I  
              /   \ 2:F  
            Divide   5 p00AcUTq  
            /   \ BF!zfX?n  
          _1     3 ZHasDZ8  
似乎一切都解决了?不。 h'KtG<+  
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。 %/on\*Vh3  
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。 d vxEXy  
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: VAt9JE;#  
"6QMa,)D  
template < typename Right > eR`<9KBH  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const W2N7  
Right & rt) const j #YFwX4.  
  { (=/;rJ`q  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); N Z`hy>LF^  
} j@!}r|-T  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Y sV  
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。 18`%WUPnT  
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。 hspg-|R  
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。 n<*]`do,w  
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。 }C.{+U  
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? a6P.Zf7  
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: eov-"SJB  
%'z3es0  
template < class Action > ![^h<Om  
class picker : public Action qTF>!o #\:  
  { }wXD%X@)l  
public : &J:)*EjVl5  
picker( const Action & act) : Action(act) {} B,,d~\  
  // all the operator overloaded ^i\1c-/  
} ; G - WJlu  
yw!`1#3.  
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。 p]=;t"  
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: q/79'>`|ai  
f*Js= hvO  
template < typename Right > =)8fE*[s   
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const O]eJQ4XN<  
  { gQ#T7  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 926oM77  
} #jiqRhm  
^^uD33@_  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > faX#KRpfd  
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。 MGDv4cFE.  
MDt?7c  
template < typename T >   struct picker_maker ^/vWK\-  
  { Y'1V(5/&  
typedef picker < constant_t < T >   > result; I xBO$ 2  
} ; |3ETF|)?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ZRGZ'+hw  
  { K9'*q3z  
typedef picker < T > result; 1s[-2^D+EM  
} ; XtdLKYET  
|LH*)GrD*t  
下面总的结构就有了: ! -@!u   
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。 ZH_4'm!^g|  
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。 mkzk$_  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 VTfaZ/e.  
至此链式操作完美实现。 q.{/{9  
][#*h`I  
[d>yo_iB  
七. 问题3 ~la04wR28  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 I.1l  
o{W]mr3D  
template < typename T1, typename T2 > w{EU9C  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  WPKTX,k  
  { { BL1j  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ld:alEo  
} ;XQ lj?:  
^oO5t-9<!  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: =c^=Yvc7U  
z>;+'>XXgx  
template < typename T1, typename T2 > l0xFt ~l  
struct result_2 D#}Yx]Q1  
  { aZGDtzNG5h  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; UDtbfc7bk  
} ; bTp2)a^G  
y@\Q@ 9  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? YKOO(?lv  
这个差事就留给了holder自己。 /Py>HzRE:  
    |hQ|'VCN  
%kFELtx  
template < int Order > 'oQP:*Btl3  
class holder; f.)F8!!  
template <> C_ZD<UPA\  
class holder < 1 > RXS|-_$  
  { ^J~A+CEf"W  
public : P`I G9  
template < typename T > mCNf]Yz  
  struct result_1 6cT~irP  
  { |abst&yp  
  typedef T & result; 1(7.V-(G  
} ; uPC qO+f  
template < typename T1, typename T2 > bNpIC/#0K  
  struct result_2 7e{X$'  
  { ^@*zH ?Rx{  
  typedef T1 & result; 3_*Xk. .d  
} ; 8w8I:*  
template < typename T > Hu(flc+z"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const M:UB>-`bW  
  { C6V&R1"s  
  return (T & )r; _Z66[T+M  
} Zjic"E1  
template < typename T1, typename T2 > LLn{2,jfQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #+Yp^6zg  
  { @f5@0A\0  
  return (T1 & )r1; !Xx<~l IC  
} J6( RlHS;  
} ; FO(0D?PCR  
[[0bhmG)  
template <> S|q!? /jqj  
class holder < 2 > 1u"*09yZd  
  { <V:<x  
public : <K#'3&*$s  
template < typename T > 60aKT:KLC_  
  struct result_1 k Kp6  
  { s\Pt,I@Y_  
  typedef T & result; k BiBXRt  
} ; Y7kb1UG  
template < typename T1, typename T2 > Vy% :\p+  
  struct result_2 aq0iNbv@  
  { LE<u&9I\  
  typedef T2 & result; ^#BGA|j  
} ; ;N$0)2w  
template < typename T > eN]>l  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const JIP+ !2  
  { ;naq-%'Sg  
  return (T & )r; Q$fRi[/L  
} ovDJ{3L6O  
template < typename T1, typename T2 > Y%fVt|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 'wz\tT^  
  { vcw>v={x  
  return (T2 & )r2; !]rETP_  
} # cN_y  
} ; Z&dr0w8  
r:c@17  
5@+4  
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> >。 f2O*8^^Y{Q  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: L$29L:  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: jD'  
*2,e=tY>  
return l(i, j) = r(i, j); /ojO>Y[<   
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) |*tWF! D6`  
([,vX"4  
  return ( int & )i; PTbA1.B  
  return ( int & )j; %XP_\lu]  
最后执行i = j; sK`~Csb iB  
可见,参数被正确的选择了。 GOy=p3mQ  
}W:*aU  
N5 SLF4R1  
aO.\Qe+j  
1R=)17'O  
八. 中期总结 9VoDhsKk  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: K*R)V/B/l  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 {OB-J\7Y  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 7FmbV/&c  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor _tWJXv~;  
0U82f1ei  
{&2$[g=[ ^  
hLb;5u&!kW  
=?/N5O(  
#TMm#?lC  
九. 简化 <^lJr82  
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。 $[Tt#CJ w  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 &/Eg2  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: J=I:T2bV&s  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 {S[I_\3  
  +-*/&|^等 :GU,EDps  
2. 返回引用。 ^"3\iA:  
  =,各种复合赋值等 ;% 2wGT  
3. 返回固定类型。 SArfczoB  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) CF]i}xpWV  
4. 原样返回。 cVO,~I\\  
  operator, *_`76`cz%X  
5. 返回解引用的类型。 `AWy!}8  
  operator*(单目) 6}ce1|mkg/  
6. 返回地址。 C>.e+V+':  
  operator&(单目) "mP&8y 9F  
7. 下表访问返回类型。 fJaubDxa  
  operator[] G+0><,S  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 _eGT2,D5r  
  operator<<和operator>> y8G&Wg aCi  
XC=%H'p  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 >D 97c|?c  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: h@=7R  
,Du@2w3Cq  
template < typename Left > X*i/A<Y`=  
struct value_return J^ `hbP+2  
  { !<&m]K  
template < typename T > 7W"/ N#G  
  struct result_1 ifK%6o6  
  { F7MzCZvu  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; %O%=rUD  
} ; ^j)BKD-  
xd-XWXc  
template < typename T1, typename T2 > Vp}^NNYf  
  struct result_2 dQb.BOI)h  
  { |J0Q,F]T  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ZJ,cQ+fn  
} ; xSK~s  
} ; |o<8}Nja6  
;WU<CKYG*  
CHJ> {b`O  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait awewYf$li  
q<#>HjC  
下面我们来剥离functor中的operator() ^pnG0(9  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ]@^coj[  
oU6y4yO  
return l(t) op r(t) r\`+R"  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) QK`i%TXJ  
return op l(t) }/P5>F<H[  
return op l(t1, t2) &PWB,BXv  
return l(t) op nqVZqX@oE  
return l(t1, t2) op }MbH3ufC  
return l(t)[r(t)] . lgPFr6X  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 9#d+RT  
RW$:9~  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 9@ 16w  
单目: return f(l(t), r(t)); Mg,:UC:  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); -62'}%?A<C  
双目: return f(l(t)); X|D!VX>#!  
return f(l(t1, t2)); in`aGFQO  
下面就是f的实现,以operator/为例 I zbU)ud  
BvrB:%_:  
struct meta_divide 9`//^8G:=  
  { z+a%5J  
template < typename T1, typename T2 > 4_v]O  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) R"MRnr_4K  
  { 2`GE  
  return t1 / t2; PQKaqv}N  
} vsWHk7 9  
} ; *=V7@o  
>odbOi+X  
这个工作可以让宏来做: Rm1A>1a :  
Vm}%ttTC  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\  Uo12gIX  
template < typename T1, typename T2 > \ Io4(f  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; cKb)VG^  
以后可以直接用 l {jmlT  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 4wd& 55=2  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Uy ?  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Ghl'nqPlm  
N,2s?Y_!  
iRg7*MQu  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 @_:]J1jw7  
N>(g?A; Z+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > G7--v,R1x  
class unary_op : public Rettype ]?x: Qm'yo  
  { }g#&Q0  
    Left l; >9RD_QG7  
public : Yt|6 X:l  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} uZfnzd)c  
o?1;<gs  
template < typename T > +w@M~?>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pwwH<0[  
      { b=~i)`  
      return FuncType::execute(l(t)); O+ }qQNe<  
    } OGl$W>w1  
lEHzyh}2k  
    template < typename T1, typename T2 > J!'@Bd  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const upj]6f"(  
      { b'6- dU%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 54 >-  
    } l;y7]DO  
} ; L?5Ck<!xG  
dlhdsj:  
*@d&5  
同样还可以申明一个binary_op `tjH<  
"\0v,!@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6s0_#wZC  
class binary_op : public Rettype ui(^k $  
  { hs tbz  
    Left l; ?wnzTbJN  
Right r; Us+pc^A  
public : Q{B}ef  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} K&8dA0i2u2  
?c0xRO%y  
template < typename T > rvr-XGK36\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Vp>|hj po  
      { ?nP*\8  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 2tal  
    } tv!_e$CR  
$.9{if#o&  
    template < typename T1, typename T2 > |&Ym@Jyj  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P-ri=E}>  
      { SM`w;?L:?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); h6} lpd  
    } 5Ri6Z#qm  
} ; =m5SK5vLKT  
gUeuUj  
Mi]L]-L  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ;|UF)QGa2  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 271&i  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Qx[t /~  
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。 %;.;>Y(-  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! J/}:x;Y  
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。。。 $V1;la!  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 JA)] _H P  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 5 Kkdo!z  
下面是修改过的unary_op !"eIV@7  
C`5  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > :>+s0~  
class unary_op =b/L?dR.-  
  { rL}YLR  
Left l; RIIitgV_  
  'Y]mOD^ p  
public : b!)<-|IK  
4q<=K=F  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} wQRZ"ri,  
`3:.??7N  
template < typename T > g&`pgmUX  
  struct result_1 K# Jk _"W  
  { :sC qjz  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9]e V?yoA8  
} ; zL\OB?)5J  
.-<k>9S7_  
template < typename T1, typename T2 > 3\Xbmq8}  
  struct result_2 X$yN_7|+  
  { ai{Sa U  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; tzs</2 G,  
} ; $]8h $  
Qci4J  
template < typename T1, typename T2 > ,u/aT5\_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4n4?4BEn  
  { ca>Z7qT!  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); mdw7}%5V  
} c_V;DcZ  
^.>jG I%rB  
template < typename T > Yh>]-SCw  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?yj6CL(,  
  { 3K_A<j:  
  return OpClass::execute(lt(t)); TYQwy*  
} AGbhJ=tB  
/"B?1?qc,=  
} ; 0$-xw  
V<j.xd7  
0)m(;>'70  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug YJo["Q  
好啦,现在才真正完美了。 |<GDUwC_;  
现在在picker里面就可以这么添加了: PnoPb k[<  
n+PzA[  
template < typename Right > L>YU,I\o  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const -UD\;D?$  
  { ?|39u{  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); %wSj%>&-R  
} }6@pJ G  
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。 qcN'e.A  
-*XCxU'  
FD8N"p  
sxt-Vs7+6  
#cCL.p"]  
十. bind ^6_Cc  
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。 PoT`}-9  
先来分析一下一段例子 QI3Nc8t_2  
uxzze~_+C  
uNHF'?X  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 1Tm^  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ?'<nx{!c  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 l'TWkQ-  
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。 48*Do}l]  
我们来写个简单的。 n;:rf7hGY  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: dtc IC0:[  
对于函数对象类的版本: x*Y@Q?`>5W  
<0PT"ij  
template < typename Func > &Y^WP?HS  
struct functor_trait mljh|[  
  { nVI! @qW  
typedef typename Func::result_type result_type; `IY/9'vT  
} ; G3{=@Z1  
对于无参数函数的版本: kVy\b E0o  
3dRr/Ilc  
template < typename Ret > >G~R,{6U  
struct functor_trait < Ret ( * )() > A21N|$[  
  { Jyqc2IH  
typedef Ret result_type; 4M^G`WA}t9  
} ; Z"uY}P3  
对于单参数函数的版本: ,Uy|5zv  
]| +<P-  
template < typename Ret, typename V1 > ]C:l,I  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > @`,1:  
  { }ga@/>Sl&  
typedef Ret result_type; C(K; zo*S(  
} ; 8 P>#l.#  
对于双参数函数的版本: xu'yVt9RC  
]7/ b/J  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Iy6$7~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Nq@+'<@p$  
  { EVNY*&p  
typedef Ret result_type; E{n:J3_X^d  
} ; h)Ff2tX  
等等。。。 <dvy"Dx   
然后我们就可以仿照value_return写一个policy XZ5 /=z  
P(K>=O  
template < typename Func > <fs2fTUeqF  
struct func_return Q"7Gy<  
  { A2n qf^b{#  
template < typename T > HWVtop/  
  struct result_1 ~jb"5CX  
  { MX ;J5(Ae  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5A4&+rdU  
} ; v$ub~Q6W  
t&(PN%icD  
template < typename T1, typename T2 > !S_^94b@  
  struct result_2 3ux0 Jr2yT  
  { "$}vP<SM  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0pSmj2/,.  
} ; %.z,+Zz?  
} ; >B>CB3U  
{iq3|x2[:  
YQS5P#  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 a<h1\ `H7  
|qoKO:B4-[  
template < typename Func, typename aPicker > SM^-Z|d?  
class binder_1 f +hjC  
  { }>[G5[ \  
Func fn; Tc+gdo>G  
aPicker pk; XJ Iv1s\g  
public : Jx=hJ-FY  
SnYLdwgl  
template < typename T > Rtjqx6-B;  
  struct result_1 E.iSWAJ(w  
  { EutP\K_Y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; %xQ.7~  
} ; Z,.G%"i3C  
${8?N:>t  
template < typename T1, typename T2 > bTSL<"(]N  
  struct result_2 ILic.@st  
  { Gxa x2o  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; tM#lFmdd\P  
} ; v<9&B94z  
>dM8aJzC  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} WW@d:R  
_aPh(qprc  
template < typename T > <vUVP\u~$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "p3_y`h6+  
  { [Ym   
  return fn(pk(t)); ')N{wSM9Ft  
} 2:LHy[{5  
template < typename T1, typename T2 > d` Sr4c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const eVl'\aUd  
  { Cb:gH}j  
  return fn(pk(t1, t2)); ,]5Ic.};p  
} "Y=+Ls(3o(  
} ; =KT7nl  
e2-Dq]p  
j8K,jZ  
一目了然不是么?  LZ~"VV^  
最后实现bind qSx(X!YS  
7zTqNnPnf  
T%Pp*1/m7  
template < typename Func, typename aPicker > A!63p$VT;  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) _3Cn{{ A0  
  { &5t :H 8b  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ?tg  y|  
} :h,`8 Di  
~l~Tk6EM  
2个以上参数的bind可以同理实现。 4eH.9t  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 \x >65;  
jtm?z c  
十一. phoenix a8AYcE b  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:  oK 9'  
(.3'=n|kE  
for_each(v.begin(), v.end(), =xianQ<lK  
( rx:z#"?I  
do_ 8p1ziz`4>$  
[ rbqo"g`  
  cout << _1 <<   " , " ~svO*o Wa  
] Ejq#~Zhr!  
.while_( -- _1), H0"=Vs,n  
cout << var( " \n " ) 9tg)Mo%  
) 4F MAz^  
); 3_5XHOdE  
e1q"AOV6  
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: P6U%=xaC  
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 /b,TpuM^  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 $WW)bP d4^  
那么我们就照着这个思路来实现吧: B ?%L  
C+N F9N  
)fU(AXSP  
template < typename Cond, typename Actor > 8n?kZY$,  
class do_while MQcr^Y_  
  { KbxR Lx]w  
Cond cd; I]}>|  
Actor act; R UTnc  
public : !#?kWAU  
template < typename T > s* j fMY  
  struct result_1 99iUOw c  
  { 84&XW  
  typedef int result_type; G { mC7@  
} ; %3Bpn=k>  
^~ L}<]  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} kB\kpW  
v@u<Ww;=@  
template < typename T > msk/p>{O  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M2T|"Q"=  
  { %c6E-4b  
  do 2'{}<9  
    { B/eaqJ  
  act(t); P -Fg^tl  
  } SQ#7PKH  
  while (cd(t)); H}b\`N[nr  
  return   0 ; /r.6XZs6  
} NW.XA! =E)  
} ; E20 :uZ7\  
QD<eQsvV  
|pWaBh|r  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). xFsmf<Vm  
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。 v:d9o.h  
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$$]Gv(  
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。 bsO@2NP'  
下面就是产生这个functor的类: *_)E6Y?9  
W^xZ+]  
BXTN>d27  
template < typename Actor > ^g!B.ll`  
class do_while_actor IL2r9x%  
  { A8dI:E+$  
Actor act; NJ$e6$g)  
public : &`@M8-m#F  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} k!E"wJkpz  
6GKT yN  
template < typename Cond > `-D$Fsl  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; "T*I|  
} ; }[,3yfiX  
/2h][zrZ[.  
c$#GM57V  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 \GHOg.P  
最后,是那个do_ :QKb#4/8;  
_0]QS4a][c  
$- w5o`e  
class do_while_invoker #`j][F@N  
  { !`C%Fkq  
public : X,Zd=  
template < typename Actor > Uh\]?G[G  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const CZfE |T~  
  { DR{] sG  
  return do_while_actor < Actor > (act); ITn;m  
} Dqr9Vv  
} do_; q u:To7  
I{<;;;a  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ,cS0  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 i+RD]QL  
最后来说说怎么处理break和continue s7|3zqi  
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。 ux&:Rw\  
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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