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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ,*wa#[  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 N>xs@_"o  
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, tNG0ft%a  
rAM{<  
MCjf$pZN]  
_cQTQ  
  class filler jV#{8 8  
  { >5'C<jc C  
public : O#sDZ.EL  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} G?#f@N0.5p  
} ; >01&3-r  
'UUIY$V[  
n&p i  
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: AKzhal!  
:Fm;0R@/k  
N/4`afiV.  
.|G([O^H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); vB hpD  
QcU&G*   
u|BD=4*  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 8rx?mX,}  
i<m1^a#C'  
[z5pqd-  
 ") q  
二. 战前分析 " ;8H;U`  
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。  <]2X~+v  
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 F\^9=}b_i  
7y""#-}V[r  
\_bk+}WJ]s  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); jgQn^  
  /* --------------------------------------------- */ Z@4 BTA  
vector < int *> vp( 10 ); eG55[V<!  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); w@ALl#z;}  
/* --------------------------------------------- */ )*}2L_5]  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 7_xQa$U[  
/* --------------------------------------------- */ P+tRxpz  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); V^sZXdDNL  
  /* --------------------------------------------- */ IH(]RHTp%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Ha>Hb`  
/* --------------------------------------------- */ OuWG.Za  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 4! ]28[2B6  
v0+mh]  
#&u9z5ywM  
5 Sm9m*/  
看了之后,我们可以思考一些问题: >r J9^rS  
1._1, _2是什么? JVy-Y  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Gi]R8?M  
2._1 = 1是在做什么? Tk\?$n  
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。 t@m!k+0  
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。 OMgFp|^  
0&XdCoIe  
r {R879  
三. 动工 n]{sBI3  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: .dM4B'OA?  
rWsUWA T*  
%xv }  
j N":9+F  
template < typename T > V9  Z  
class assignment 90<z*j$EK  
  { 2%o@?Rp  
T value; b/"&E'5-`\  
public : "V|&s/9  
assignment( const T & v) : value(v) {} StZ GKY[Q  
template < typename T2 > mu`:@7+Yp  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } P`^3-X/  
} ; T)4pLN E  
PggjuPPh  
[[ {L#  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Lmh4ezrdH  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment O\0]o!  
&q8oalh  
mcO/V-\5'  
d rRi<7 i  
  class holder K X0{dizZ  
  { nD#QC=}  
public : QAN :  
template < typename T > V&e 9?5@  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const .l1uqCuB  
  { "L ,)4v/J  
  return assignment < T > (t); % \N52  
} \; #T.@c5  
} ; iwM$U( 9  
b&]_5 GGc  
r2!\Ts5v  
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: H 5\k`7R  
9W5~I9%  
  static holder _1; uUmkk  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 L F<{/c9,  
vT1StOx<V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); iG+hj:5  
而不用手动写一个函数对象。 =*2_B~`  
* z85 2@  
^W8kt  
zH)M,+P  
四. 问题分析 qK=uSL o\+  
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。 nev@ykP6  
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。 {"e)Jj_=  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 V7~tIhuJH  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 GQ -fEIi{  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ]]"O)tWHj  
*.F^`]yz  
五. 问题1:一致性 1 >}x9D  
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?| b9Fd}WZz  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 X>-|px$vy  
@*>kOZ(3  
struct holder |!Ryl}Oi  
  { Hs6?4cgj  
  // vIzREu|5  
  template < typename T > esh7*,7-z*  
T &   operator ()( const T & r) const gPT<%F  
  { rm}%C(C{J  
  return (T & )r; Fi!BXngbd  
} 'GyO  
} ; PAYS~MnV@3  
qnc?&f  
这样的话assignment也必须相应改动: uT :Yh6  
v~.nP} E^  
template < typename Left, typename Right > ?Sj >b   
class assignment 7oWT6Qa5  
  { 8GN_ 3pT  
Left l; sV']p#HK0  
Right r; (8Ptuh6\\2  
public : IoAG!cS  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /8Wfs5N  
template < typename T2 > F9}jiCom  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } `W=3_  
} ; v w  
%noByq,?  
同时,holder的operator=也需要改动: MJ?fMR@  
BG&XCn5g|  
template < typename T > 5|<jPc  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ](@HPAG]  
  { 7$ze RYD+  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); #Ch*a.tI@  
} '( ( pW  
{3LAK[ C  
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。 R]LuZN  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 fFe{oR   
(,`R>Dk  
return l(rhs) = r; zhdS6Gk+  
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。 $S6%a9m   
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: rWMG6+Scb  
% S vfY{  
template < typename Tp > T9'd?nw9  
class constant_t 2j=i\B  
  { ]_5qME#N  
  const Tp t; _TbQjE&6  
public : ~NV 8avZ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 'qy LQ:6  
template < typename T > o'?[6B>oj  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const m%s&$  
  { h<0&|s*a)  
  return t; 4roqD;5|~|  
} iwVsq_[]L  
} ; FL|\D  
;Pw\p^wz  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 $p;<1+!  
下面就可以修改holder的operator=了 6"djX47j  
AY x*Ngn  
template < typename T > &l8eljg  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const }nx5  
  { [:BD9V  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); \8<ZPqt9  
} H_n Ilku  
V] 0T P#  
同时也要修改assignment的operator() pf8M0,AY  
(ebC80M  
template < typename T2 > E#zLm  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } eHl)/='  
现在代码看起来就很一致了。 4 \Ig<C9  
q]2t3aY%  
六. 问题2:链式操作 S HxD(6  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 1DR ih>+#  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 kMx^L;:n  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 @>Bgld&vl  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 n@te.,?A"  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct mMOjV_  
F%ffnEJg  
template < typename T > MXa(Oi2Gg  
struct result_1 j;yKL-ycB  
  { Dbg,|UH  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; V'^E'[Dd{  
} ; q|zips,  
G%F}H/|R  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: `UD,ne  
=@ d/SZ|(E  
template < typename T > HT%'dZ1  
struct   ref OpD%lRl  
  { *Roqie  
typedef T & reference; UC@Jsj~f  
} ; <8iu:nR  
template < typename T > PJF1+I.%c#  
struct   ref < T &> /e;E+   
  { wTe 9OFv  
typedef T & reference; A4{p(MS5  
} ; 91\Sb:>  
oJ.5! Kg  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 34F;mr"yp  
Ib(G!oO:E-  
template < typename T > 92(P~Sdv  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const n@$("p  
  { ^xX1G _{  
  return l(t) = r(t); 6o)RsxN eu  
} 3lsfT-|Wt&  
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。 )]tf|Mbu  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Qf($F,)K  
gwyX%9  
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 - !QVM\t  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 6an= C_Mb`  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 "t)$4gERK  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 z'&tmje[?  
最后的布局是: U1;&G  
                Add _;mA(j  
              /   \ 8 RA  
            Divide   5 Q2Dh(  
            /   \ QV[#^1  
          _1     3 0[ZB^  
似乎一切都解决了?不。 puAjAvIax  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Oq*;GR(Q  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Oy_%U*  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: \7PC2IsT3  
-&EU#Wqh  
template < typename Right > q8!X^1F7  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const }2hU7YWt  
Right & rt) const  B9dc *  
  { \GPTGi5A  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  r m  
} |OiM(E(  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 5)C`W]JE  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 BG8`B'i  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 4MrUo9L$s  
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。 8?N![D\@  
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。 QlMv_|`9  
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? &!F"3bD0  
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: WH_ W:  
\0n<6^y  
template < class Action > wvmcD%   
class picker : public Action dUL*~%2I  
  { FQ>y2n=<d  
public : 9]vy#a#  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ye-[l7  
  // all the operator overloaded #T=e p0  
} ; .hRtQU  
Dkg^B@5Xr  
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。 z |8zNt Ug  
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: VG_xNM  
w>e+UW25Y  
template < typename Right > 8ZCR9%  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const L{0\M`B-  
  { {>Hn:jW<.  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); mwutv8?  
} I7HGV(  
TVF:z_M9  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Vn65:" O  
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。 @<3kj R?j  
twhT6wz"  
template < typename T >   struct picker_maker :JU$ 6  
  { ojyP.R  
typedef picker < constant_t < T >   > result; d&lT/S  
} ; Z*n4$?%W  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > qpjiQ,\:b  
  { \]0#jI/:  
typedef picker < T > result; OX7a72z  
} ; \dbaY:(  
d;nk>6<|  
下面总的结构就有了: J"-/ok(<@  
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。 7 lSR  
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。 _*cKu>,O  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 N/eus"O;  
至此链式操作完美实现。 " {X0&  
\D1@UyE  
DzIV5FG  
七. 问题3 1)3'Y2N*  
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-Dp9vG  
L}7 TM:%  
template < typename T1, typename T2 > U|<>xe*|%  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'Ck:=V%}g  
  { FX!Qd&kl1  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); m@']%X*(,  
} N cp   
T$sm}=  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: biZ=TI2P,L  
H43d[@h  
template < typename T1, typename T2 > Z<*"sFpAO  
struct result_2 yg6o#;  
  { wq|7sk{  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Nza@6nI"  
} ; oIniy{  
FNs$k=* 8  
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?  @{Dfro  
这个差事就留给了holder自己。 FOhq&\nkU  
    qDcoccEf  
3 }3C*w+  
template < int Order > k7& cc|y  
class holder; ]Ot=At  
template <> N_G84wxx  
class holder < 1 > a)L|kux;l  
  { F2{SC?U  
public : hu >wcOt  
template < typename T > #ro$$I;  
  struct result_1 4];>O  
  { 5LZs_%#  
  typedef T & result; $1FnjL5u  
} ; BC5R$W. e  
template < typename T1, typename T2 > q VavP6I  
  struct result_2 "YAnGGx)LZ  
  { >*uj )u%  
  typedef T1 & result; \}\# fg  
} ; O`I}Lg]~q  
template < typename T > ~~O4!|t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,fhF-%Q!g  
  { `(DHa=s1  
  return (T & )r;  F&lH5  
} @NL37C  
template < typename T1, typename T2 > 1!yd(p=cL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const xLms|jS  
  { Xpv<v[a  
  return (T1 & )r1; -zWNQp$  
} D2J)qCK1)  
} ; J*_^~t  
S<jiy<|`  
template <> Z|fi$2k0!  
class holder < 2 > 4TyzD%pOw  
  { {?q`9[Z  
public : ^/cqE[V~,  
template < typename T > +p&zM3:9w  
  struct result_1 \T!,Z;zK  
  { %zo 6A1Q;  
  typedef T & result; t 1~k+  
} ; ,tDLpnB@;  
template < typename T1, typename T2 > pMY7{z  
  struct result_2 [XH,~JZJj  
  { CpK:u! Dn  
  typedef T2 & result; I!}V+gu=  
} ; eCWF0a  
template < typename T > F+?i{$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const q(csZ\e=  
  { v$+A!eo  
  return (T & )r; J1 w3g,  
} 5s;@;V  
template < typename T1, typename T2 > C(UWir3mW?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !Pt4\  
  { @4KKm@(p85  
  return (T2 & )r2; w `+.F;}s  
} qu!x#OY+  
} ; 9I`0`o"A  
X]n`YF7  
atW^^4 :  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 t~)4f.F:  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: nE?:nJ|%E  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: WncHgz  
f,|;eF-Z  
return l(i, j) = r(i, j); Y^C(<N$  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 2 E?]!9T~|  
Y]Z&  
  return ( int & )i; _00}O+GLM4  
  return ( int & )j; [mNum3e  
最后执行i = j; !vVW8hbp  
可见,参数被正确的选择了。 IWm@pfC+g  
h~qv_)F_  
[w-Tf&  
k<Xb< U  
gPA8A>U)[  
八. 中期总结 \gK'g-)}  
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: xwW(WHdC]  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 !I\eIV>0b  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 P : L6Zo-J  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor tOte[~,  
|eg8F$WU  
xi4b;U j  
G$)tp^%]  
[O}D^qp  
I+ 3qu=  
九. 简化 qrjSG%i~J7  
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。 <%W&xk  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 MiKq|  
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: f:y:: z  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ^CM@VmPp  
  +-*/&|^等 MRZN4<}9  
2. 返回引用。 O2yD{i#l*#  
  =,各种复合赋值等 3]@wa!`  
3. 返回固定类型。 U3-MvI,Q  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) t;0]d7ey'  
4. 原样返回。 N})vrB;1  
  operator, 0v6Z 4Ahpo  
5. 返回解引用的类型。 ;8 *"c  
  operator*(单目) ;CoD5F!  
6. 返回地址。 __1Hx?f  
  operator&(单目) \TnK<83  
7. 下表访问返回类型。 {X<_Y<  
  operator[] S6C DK:  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 MtgY `p  
  operator<<和operator>> ydRS\l  
! ,{N>{I  
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。 &j/,8 Z*  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: &~x|w6M]J  
1}SON4U  
template < typename Left > k_Sm ep  
struct value_return Os]. IL$  
  { :oYSvK7>  
template < typename T > 3q@H8%jcw  
  struct result_1 ]/3!t=La  
  { s jaaZx1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; p2fzbBt  
} ; t$p%UyVE  
^vv 1cft  
template < typename T1, typename T2 > 8Fbt >-N<\  
  struct result_2 .QA1'_9  
  { Tc>g+eS  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; (lq%4h  
} ; j~=<O<P  
} ; Jk:ZO|'Z  
()$m9%x  
&B1!,joH~  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait SOMAs'=  
k8SY=HP  
下面我们来剥离functor中的operator() tu@-+< *  
首先operator里面的代码全是下面的形式: blP8"(U  
NXz/1ut%  
return l(t) op r(t) O-pH~E  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) |5q,%9_  
return op l(t) kp!(e0n  
return op l(t1, t2) m]'+Eye ]r  
return l(t) op Jy[rA<x$  
return l(t1, t2) op _ 5b~3K/V  
return l(t)[r(t)] n:?a=xY  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] J-G)mvkv  
cg_tJ^vrY  
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: ^vzXT>t-M  
单目: return f(l(t), r(t)); [Z;H= `  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); P]2 /}\f  
双目: return f(l(t)); Q84XmXm|  
return f(l(t1, t2)); t-iQaobF  
下面就是f的实现,以operator/为例 }dqOE-"I"n  
.vIRz-S  
struct meta_divide }N,v&  B  
  { =i2]qj\  
template < typename T1, typename T2 > *+2BZ ZwT  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Z^J)]UL/  
  { BvHI}=  
  return t1 / t2; -- IewW  
} CPY|rV  
} ; W>,D$  
AT2D+Hi=E  
这个工作可以让宏来做: xa !/.  
1-<?EOYaE  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ !wKNYe  
template < typename T1, typename T2 > \ ?i!d00X  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; >>;He7  
以后可以直接用 x #|t#N%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) JuRWR0@`  
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  (tT%rj!  
(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。。。) w*(1qUF#%  
,wHlU-%  
41rS0QAM  
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 X*bOE}  
V.yDZ"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > e;"%h%'  
class unary_op : public Rettype [s%uE+``S  
  { >=1UhHFNI  
    Left l; A9Pq}3U  
public : ?8<R)hJa<  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} q'Y)Y(d  
K8QEHc:  
template < typename T >  z}*L*Sk  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jq|fI P  
      { /de~+I5AB~  
      return FuncType::execute(l(t)); \@^` G  
    } UVsF !0  
4]%MrSjS  
    template < typename T1, typename T2 > #,!/Cnqis  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sE^= ]N  
      { 3YEw7GIO-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); H~0B5Hl!F  
    } t-]~^s  
} ; xR&Le/3+  
1nE`Wmo.2  
#g1,U7vv8  
同样还可以申明一个binary_op ;M *G  
_M- PF$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > i*+N[#yp  
class binary_op : public Rettype C}:_&^DQ  
  { i[vOpg]J  
    Left l; Uo|T6N  
Right r; NnY+=#j7L  
public : 1{h,LR  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} r#6djs1  
4X>=UO``L  
template < typename T > I5rAL\y-G  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y}r UVn  
      { KM-7w66V  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); XIp>PcU^  
    } h]o{> |d9  
^VjF W  
    template < typename T1, typename T2 > -TNb=2en(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [>:9 #n  
      { #[~f 6s9D  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); }SS~uQ;8  
    } ,mt=)Ac  
} ; "Y=4Y;5q  
Z.U8d(  
 ;W@  
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 g'.(te |  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 -&np/tEu&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) (.g?|c  
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。 OX{2@+f#  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! FyllVrK  
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。。。 }eLth0d`'o  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 fZxEE~Q1  
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) H4ancmy  
下面是修改过的unary_op *k;%H'2g{}  
QU)AgF[  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 7x(z  
class unary_op -Vjrh/@  
  { /f!ze|  
Left l; R]TS5b-  
  ?!n0N\|i]  
public : mGc i >)2  
9?+?V}o  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} tE:6  
"!PN+gB  
template < typename T > m Wh   
  struct result_1 aByd,uSe)_  
  { 9Pdol!  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;0O>$|kg  
} ; Q::_i"?c  
_Xfn  
template < typename T1, typename T2 > JZoH -  
  struct result_2 $HFimU,V=0  
  { B>e},!  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?&@a{-  
} ; OZ Hfd7K4A  
Uc]sWcR  
template < typename T1, typename T2 > W JG8E7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y:]m~-T  
  { <;zcz[~  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); tP|ox]  
} Xm~N Bt  
|OO2>(Fj  
template < typename T > -AM(-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VNxhv!w  
  { Y i`wj^  
  return OpClass::execute(lt(t)); aHSl_[  
} b|u0a6  
42.y.LtZ  
} ; ::p(ViYG  
bA(-7l?  
@[hD;xO  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ^wb$wtL('  
好啦,现在才真正完美了。 k'-5&Q  
现在在picker里面就可以这么添加了: (aSY.#;  
~_ |ZUb  
template < typename Right > crr#tad.  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ?;CMsO*q  
  {  7D\:i1~  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ew|e66Tw$  
} O|Y~^:ny  
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。 _K<Z  
Cg];UB}k  
Og9:MFI  
vptBDfzz  
&K-0ld(;  
十. bind }/.GB5Ej  
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。 [> LL  
先来分析一下一段例子 ]E}eM@xdD  
}\ hz@G<  
qnTW?c9Z5  
int foo( int x, int y) { return x - y;} lVo}DFZ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Ag0)> PD^  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 'zfj`aqc  
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。 *n2le7  
我们来写个简单的。 ~zL DLr=  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 75*q^ui  
对于函数对象类的版本: G q2@37U  
h7o?z!  
template < typename Func > .%x%(olf  
struct functor_trait ^(T_rEp  
  { ;;7: l,vy  
typedef typename Func::result_type result_type; 8\$ u/(DX  
} ; m 9.BU2.  
对于无参数函数的版本: L IRdWGQ4  
jLF,R7t  
template < typename Ret > uu;1B.[b  
struct functor_trait < Ret ( * )() > gEkH5|*Y  
  { ,*d<hBGbh  
typedef Ret result_type; {*AYhZ  
} ; ! ^TCe8  
对于单参数函数的版本: "|<U`3y6  
{# Vp`ji  
template < typename Ret, typename V1 > G^qt@,n$;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > XywsjeI4  
  { l1ViUY&Z  
typedef Ret result_type; ^#)]ICV  
} ; tQmuok4"d  
对于双参数函数的版本: }BJR/r  
D;+sStZK3  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > +$ 0wBU  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 4LkW`Sbm  
  { zL/r V<  
typedef Ret result_type; (Kb_/  
} ; ECr}7R%  
等等。。。 -^&NwLEv=  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy HAdDr!/`  
V~"-\@  
template < typename Func > }^zsN`  
struct func_return U\x $@J  
  { 6QG"~>v7'(  
template < typename T > 4-JyK%m,0  
  struct result_1 W9/HM!  
  { S$ Z?T  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }ISc^W) t  
} ; =.ReM_.  
X}_Gk5q*  
template < typename T1, typename T2 > #-8%g{  
  struct result_2 pra0:oHN  
  { o&:'MwU  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {Xv0=P  
} ; cE+Y#jB  
} ; W>y &  
}5]7lGR  
9oTtH7%  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 :fA|J!^b[  
QHgkfo  
template < typename Func, typename aPicker > (e _l1O?  
class binder_1 ^!*nhs%  
  { 8\Kpc;zb  
Func fn; .0?A0D?sP  
aPicker pk;  {B7${AE  
public : K7=> o*p  
~+CEek  
template < typename T > fRomP-S  
  struct result_1 bO+]1nZ.  
  { <KBS ;t="1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; a9g~(#?a  
} ; (qDPGd*1  
k]9+/ $  
template < typename T1, typename T2 > tx,q=.(  
  struct result_2 @!p0<&R@x  
  { W}'l8z]   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Mew,g:m:  
} ; %Z+FX,AK  
3#N`n |UgC  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ob]j1gYb  
UM:]Qba In  
template < typename T > r2T$ ;m.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y_LFkZ  
  { AwWo,Y399h  
  return fn(pk(t)); a[@Y >  
} rk &ME#<r  
template < typename T1, typename T2 > 7\[)5j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u{LtyDnik  
  { i$lp8Y2ih  
  return fn(pk(t1, t2)); 4)?s?+  
} RwUosh\W  
} ; TW-^C ;  
N^4CA@'{  
|o<c`:;kt  
一目了然不是么? sQBKzvFO3  
最后实现bind Q PrP3DK  
I+W:}}"j  
^X ~S}MX  
template < typename Func, typename aPicker > ti!kJ"q  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 2B b,ZC*  
  { 1xjWD30  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); z-_$P)[c  
} ~Z' /b|x<3  
~- eB  
2个以上参数的bind可以同理实现。 5Zn:$?7  
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。 m2[]`Ir^@  
qyzH*#d=Cf  
十一. phoenix ko ~D;M:  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ujS C  
w_#C8}2  
for_each(v.begin(), v.end(), ){*9$486  
( epgAfx-_OH  
do_ & tjL*/  
[ HutQx  
  cout << _1 <<   " , " 4Q:r83#  
] sGG q~7  
.while_( -- _1), Cs2kbG_  
cout << var( " \n " ) KzQuLD(e  
) rlY n"3%  
); jEn 9T  
TeKU/&fkc  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: p %hvDC  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 9Y+7o%6e  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Qt>Bvu Q  
那么我们就照着这个思路来实现吧: M)3'\x :  
)v\ A8)[  
'm0_pM1:D  
template < typename Cond, typename Actor > y+h/jEbM</  
class do_while Yf_/c*t\5  
  { m-]F]c=)w<  
Cond cd; p ^ ONJL  
Actor act; o_a'<7\#i  
public : |k#EYf#Y  
template < typename T > r4Xaa<  
  struct result_1 S 9|^VU  
  { Mavid kS  
  typedef int result_type; M[P1hFuna  
} ; .rQcg.8/B  
N?IdaVLj  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} mYbu1542'n  
wRg[Mu,Q5  
template < typename T > e!vWGnY  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qtuT%?wT@Z  
  { kRV]`'u,  
  do dF7`V J2  
    { JA% y{Wb  
  act(t); 08/Tk+  
  } q);oO\<  
  while (cd(t)); m[ER~]L/C  
  return   0 ; BmaY&?  
} hPuF:iiQ4  
} ; a:KL{e[   
x>+sqFd\  
2M)E1q|a  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). `yh][gqVE~  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 q8MyEoc:n  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 3gYtu-1  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 <?h(Dchq  
下面就是产生这个functor的类: 1n[wk'}qf4  
-@Z9h)G|  
{4*5Z[  
template < typename Actor > ' pIC~  
class do_while_actor {LT2^gy=  
  { f#-\*  
Actor act; ,6ae='=d  
public : Fb ~h{  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} qe/5'dw  
Nz:p(X!  
template < typename Cond > P!gY&>EU  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; |@VhR(^O$  
} ; $."F z x  
G=l:v  
xl Q]"sm1  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 t ?05  
最后,是那个do_ !Ej?9LHo  
[LrO"9q(  
zb s7G  
class do_while_invoker VVfTFi<  
  { 9%2h e)Yqc  
public : (yoF  
template < typename Actor > ZCA= n  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const @2`nBtk  
  { ng9 _c  
  return do_while_actor < Actor > (act); 2InM(p7j~K  
} u+c2 m  
} do_; z\YLO%Mm  
_#we1m  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? -s\R2_(  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 uQKo2B0  
最后来说说怎么处理break和continue QcX&q%*0  
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。 wbI1~/  
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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