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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda  Wb/q&o  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 sacaL4[_<  
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, KU> $=Rd  
8_S<zE`Ha  
-4&SYCw  
j~eYq  
  class filler EVW{!\8[  
  { _BV'J92.  
public : <= xmJx-V  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} h98_6Dw(]  
} ; (C RY$+d  
S&A, Q'  
X/_e#H0  
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: $\|$ekil4  
s 9,?"\0Zm  
DA_[pR  
Z)6gh{B08  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); }2^_Gaj  
]E1aIt  
Rl7V~dUY  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 >g!a\=-[  
]OE{qXr{  
=gCv`SFW  
?- 5{XrNm  
二. 战前分析 3le/(=&1  
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。 *<yKT$(+_  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ;O*y$|+PA  
M+X>!Os  
\$o!M1j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); K<O1PrC  
  /* --------------------------------------------- */ :xitV]1.   
vector < int *> vp( 10 ); (c `t'e  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); qm-G=EX  
/* --------------------------------------------- */ 28u)q2s^W|  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); N5$L),?\y  
/* --------------------------------------------- */ ~yH<,e  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); X'4g\)*  
  /* --------------------------------------------- */ }yup`R  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ^zv0hGk2  
/* --------------------------------------------- */ b{|Ha3;w  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1);  =,q,W$-  
KJPCO0"  
uFDJRQJ<  
S) /(~  
看了之后,我们可以思考一些问题: F6*n,[5(  
1._1, _2是什么? e"u=4nk  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 CQf!<  
2._1 = 1是在做什么? qJ=4HlLno  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 UD|Qa  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ^2L\Y2  
CeD O:J=,  
xS%Z   
三. 动工 ?\MvAG7Y  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: -POV#1s  
D9 ~jMcX  
5[.Dlpa'7  
R}MdBE  
template < typename T > Ca]+*Eb9z{  
class assignment }D_h*9  
  { pi)7R:i  
T value; )UA$."~O  
public : i3~"qbU%z[  
assignment( const T & v) : value(v) {} M>+FIb(  
template < typename T2 > rQ -pD  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } n?vw|'(}  
} ; ^vXMX^*  
hsIC5@s3  
_-aQ.p ?T  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Kh<xQ:eMy  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment w5 nzS)B:u  
DIR_W-z  
U4]>8L  
+]^6&MqO  
  class holder 07WZ w1(;  
  { %Q:i6 ~  
public : qdoJIP{  
template < typename T > 7=yC*]BH-=  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const O,(p><k$/  
  { <Cc}MDM604  
  return assignment < T > (t); OQ&?^S`8',  
} 9 p6QNDp  
} ; M`!\$D  
g_?:G$1H  
s[h& Uv"G  
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: 40cgsRa|  
<Z%iP{  
  static holder _1; ]Igd<  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Ipo?>To  
o:E+c_^q`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ssVO+ T  
而不用手动写一个函数对象。 )SG+9!AbMZ  
~Xi_bTAyAW  
0Lcd@3XL  
{=Y%=^!s  
四. 问题分析 LX{[9   
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。 HMsTm}d  
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。 (=:9pbP  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 T1TKwU8l  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 H\]ZtSw8-  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 .kWMr^ g  
kL;sA'I:S  
五. 问题1:一致性 p%) 1(R8qM  
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?| GKf,1kns  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 /mLOh2 T  
7FL!([S5i  
struct holder llVm[7  
  { dL%?k@R  
  // "&;>l<V  
  template < typename T > S;#S3?G  
T &   operator ()( const T & r) const 6XyhOs%/  
  { TJS/O~=  
  return (T & )r; ((i%h^tGa;  
} 8>" vAEf  
} ; n}?XFx!%  
$$7Mq*a>  
这样的话assignment也必须相应改动: b#;%TbDF  
^2-2Jz@  
template < typename Left, typename Right > 5S4kn.3  
class assignment M0[7>N _  
  { oNHbQ&h  
Left l; f 7B)iI!  
Right r; bt3v`q+V  
public : R;+vE'&CO  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?@"F\Bv<h  
template < typename T2 > dg[ &5D1Q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } E.V#Bk=  
} ; ,CiN@T \&  
D:`b61sWi_  
同时,holder的operator=也需要改动: S?pWxHR]  
S<do.{|p[  
template < typename T > Ne7HPSWiOP  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const  + ]I7]  
  { wlc Cz  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); M*M,Z  
} ) #G5XS+)  
TEQs\d  
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。 v@_}R_pX  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 A")F7F31c  
%JUD54bBt  
return l(rhs) = r; W&E?#=*X  
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。 hSQ*_#  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: a,<l_#'  
Q<4Sd:P`"  
template < typename Tp > {4B{~Qe;  
class constant_t 7l Q@I}i  
  { DZPg|*KT  
  const Tp t; zx:Qz  
public : jz CA2N%  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} /2 V  
template < typename T > -U&k%X   
  const Tp &   operator ()( const T & r) const `h%(ZG ~  
  { ^FO&GM2a  
  return t; TsiI5'tx  
} g!/O)X3  
} ; #8xP,2&zf  
l X g.`  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 |HT5G=dw  
下面就可以修改holder的operator=了 bU$4"_eA B  
c, IAz  
template < typename T > =;HC7TUM&  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const P_(QG 6  
  { {,:yZ&(  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); n-djAhy  
} yRd[ $p  
$, I%g<  
同时也要修改assignment的operator() x:wv#Wh:l7  
 m$XMq  
template < typename T2 > %s&"gWi  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } (:|g"8mQm  
现在代码看起来就很一致了。 Sbzx7 *X  
$p(  
六. 问题2:链式操作 TzSEQ S{  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 B>]4NF\)H9  
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。 :{ 8,O-  
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。 b8FSVV 7@  
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。 l&JV.}qGB8  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct V*d@@%u**  
z^,P2kqK_  
template < typename T > uW 7Yem&  
struct result_1 {JGXdp:SB  
  { Y|X!da/  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; jNbU{Z%r  
} ; BV"l;&F[  
'&LH9r  
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: u2o196,Ut  
FE=vUQXE2  
template < typename T > ->9waXRDz)  
struct   ref JHJIjYG>P  
  { P*!~Z *"  
typedef T & reference; `ElJL{Rn  
} ; G=( ja?d  
template < typename T > z(dDX%k@  
struct   ref < T &> +*`>7m<^  
  { #&sw%CD  
typedef T & reference; J ]ri|a  
} ; 49!(Sa_]j  
`p#u9M>  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: /Z1>3=G by  
w,zm$s^  
template < typename T > SdXAL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const U6IvN@ g  
  { ~P,@">}  
  return l(t) = r(t); j V'~>  
} W<\*5oB%H  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 0f;`Zj0l8  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ,<O|#`?"@G  
LL%s$>c65A  
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 j"Z9}F@  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 82P#C4c+d  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 g0 k{b  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ;mauA#vd  
最后的布局是: T]lVwj  
                Add #9/S2m2\YG  
              /   \ 1Gp| _8  
            Divide   5 OV`#/QL  
            /   \ |bX{MF  
          _1     3 #@Rtb\9  
似乎一切都解决了?不。 !{S HlS  
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。 "ZR^w5  
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。 umI6# Vd`=  
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: 8z`Ne(h;  
J%1 2Ey@6  
template < typename Right > V_P,~!  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const oLc  
Right & rt) const m%.7l8vT  
  { Rf#t|MW*#  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); *3h!&.zm  
} WV,j <x9w  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Uq=!>C8  
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。 @YI- @  
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。 WoD Qg64  
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。 ]GmXZi  
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。 8gXf4A(N  
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? R zn%!d^$>  
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: Sz0CP1WB  
p'YNj3&u  
template < class Action > Q2RO&dL 9  
class picker : public Action Qhsk09K_=4  
  {  FA#8  
public : zR6^rq*  
picker( const Action & act) : Action(act) {} @ Yzc?+x  
  // all the operator overloaded VQ'DNv| 9  
} ; a!*K)x,"<  
U(u$5  
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。 N83g=[  
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: UWW_[dJr   
_do(   
template < typename Right > "%fvA;  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const E@D}Sqt  
  { E|5lm  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); p'`pO"EO  
} dT4e[4l  
BZ -)XF'4  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > nk-V{']  
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。 HT6+OK(~dJ  
;O Y*`(Id  
template < typename T >   struct picker_maker q+}Er*r  
  { (#%R'9R v  
typedef picker < constant_t < T >   > result; {ZrB,yK  
} ; m-)yQM8  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 4KCJ(<p|  
  { &a];"2  
typedef picker < T > result; }~3 %KHT  
} ; Ri&?uCCM  
`1qM Sq  
下面总的结构就有了: "8YXFg  
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。 L#X!.  
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。 cri.kr9Y  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 -+w^"RBV  
至此链式操作完美实现。 |"XxM(Dm  
{'R\C5 :D7  
c DO<z  
七. 问题3 2h^9lrQcQG  
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。 x0dO ^D  
!mLD`62.  
template < typename T1, typename T2 > 35X4] t  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +Xjevg6DU  
  { \"^.>+  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); j/Rm~!q  
} u"*Wo'3I|  
1=.+!Tg  
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: rS/}!|uAu  
98^o9i  
template < typename T1, typename T2 > KsMC+:`F  
struct result_2 F"*.Qq  
  { 3~&h9#7 Ke  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ,F)9{ <r]  
} ; 07:N)y,  
9V5d=^  
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? wqyrs|P  
这个差事就留给了holder自己。 :?.RZKXQF  
    )^'g2gVK+p  
1 6N+  
template < int Order > /y<nAGtD&  
class holder; yDdi+  
template <> *U69rbYI  
class holder < 1 > 39+6ZTqx  
  { $JTQA  
public : <.lT.>'?  
template < typename T > F:o<E 42  
  struct result_1 |{G GATni  
  { 'QrvkQ  
  typedef T & result; 7^|,l  
} ; ^KeJ=VT  
template < typename T1, typename T2 > Z[{k-_HgAm  
  struct result_2 />,Tq!i\4}  
  { w6 x{ <d  
  typedef T1 & result; UD@u hL  
} ; Bh\>2]~@a  
template < typename T > v>&sb3I  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const bim 82<F  
  { ^*fZ  
  return (T & )r; WLe9m02r  
} }}g.L|  
template < typename T1, typename T2 > .9Y,N&V<H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const a9=pZ1QAG  
  { JXBTd=r_oM  
  return (T1 & )r1; ;F;"Uw  
} L =kc^dU  
} ; 3bGJ?hpp  
m<DiYxK  
template <> z+Cw*v\Y  
class holder < 2 > \ tK{!v+  
  { L:(>ON  
public : ?1G7=R  
template < typename T > 4KkjBPV  
  struct result_1 r[TTG0|  
  { *+-L`b{SX  
  typedef T & result; 9EE},D  
} ; SREe, e\  
template < typename T1, typename T2 > NX?IM8\t  
  struct result_2 "XU M$:D  
  { FHu -';  
  typedef T2 & result; )tRqt9Th*  
} ; #ZPU.NNT?  
template < typename T > :UyNa0$l:"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0x-58i0  
  { UA{tmIC\  
  return (T & )r; t#Q" ;e  
} #s!q(Rc  
template < typename T1, typename T2 > PyS~2)=B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  b* QRd  
  { Zw)*+> +FV  
  return (T2 & )r2; vu&%e\gM  
} %|3I|'%Y  
} ; TJB) ]d<  
C{i9~80n  
9'qU4I  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 x}`]9XQ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Nvlfi8.  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: y}fF<qih'>  
g"60{  
return l(i, j) = r(i, j); ;Jn"^zT  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 6(Qr!<  
M<A*{@4$w&  
  return ( int & )i; Lqt.S|  
  return ( int & )j; O:=%{/6&D  
最后执行i = j; 6hE. i x  
可见,参数被正确的选择了。 W;Rx(o>  
|NbF3 fD  
GJUorj&  
e~#"#?  
,_JhvPWR,)  
八. 中期总结 d$3;o&VUNI  
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: U5 `h  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 aKLA_-E  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 MWsjkI`  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor fkprTk^#  
ECO4ut.d  
9@Iz:!oqb  
\(nb >K  
LqH<HGMFD  
+<G |Ru-  
九. 简化 -xJ_5  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 F-\Swbx+  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 KjrUTG0oA  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: }!5x1F!  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 4(VVEe  
  +-*/&|^等 F:PaVr3q  
2. 返回引用。 )HrFWI'Y  
  =,各种复合赋值等 WjyuaAWY  
3. 返回固定类型。 n{>Ge,enP0  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) oD$8(  
4. 原样返回。 =!axQ[)A  
  operator, bIFKP  
5. 返回解引用的类型。 Yy 4EM  
  operator*(单目) 1'skCR|!<  
6. 返回地址。 *%G$[=  
  operator&(单目) [0_JS2KE  
7. 下表访问返回类型。 xW$F-n  
  operator[] AN!MFsk  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 xvZNshkpAX  
  operator<<和operator>> H-?wEMi)*u  
U($sH9,  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 jlmP1b9  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: jpL' y1@Ut  
i[:S *`@S  
template < typename Left > p^2"g~  
struct value_return @S/PB[%S  
  {  R^%uEP  
template < typename T > wzw`9^B  
  struct result_1 OH.Re6Rr  
  { 4Xna}7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 9n$0OH /q  
} ; z|Z<S+=f  
G1; .\i  
template < typename T1, typename T2 > I91pX<NBf  
  struct result_2 }yCw|B|a  
  { OD,"8JF  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Rp~#zt9:  
} ; (S :+#v  
} ; DVu_KT[Hd  
go, Hfb  
Z[.+Wd\)-9  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait d^"dL" Q6m  
>".,=u'  
下面我们来剥离functor中的operator() l2DhFt$!=  
首先operator里面的代码全是下面的形式: *>Z|!{bI  
UWdPB2x[  
return l(t) op r(t) Evz;eobW/  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) zVLv-U/=d  
return op l(t) ;().  
return op l(t1, t2) ,"U8Fgf[r  
return l(t) op FzOr#(^  
return l(t1, t2) op =-M)2&~L~  
return l(t)[r(t)] Zk+J=Cwq}  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 4X2XSK4  
Q AJX7  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: -.A8kJ  
单目: return f(l(t), r(t)); qyP|`Pm4  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); gf!hO$sQ3  
双目: return f(l(t)); =<-tD<  
return f(l(t1, t2)); (fgX!G[W  
下面就是f的实现,以operator/为例 -e=p*7']  
%0]vW;Q5  
struct meta_divide !HA[:-JCz  
  { CPq{M.B  
template < typename T1, typename T2 > 1y5]+GU'`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) _C9*M6IU  
  { dhe?7r ]u  
  return t1 / t2; ^7`"wj14  
} t<O5_}R%d  
} ; q #f U*  
V:h-K`~ /  
这个工作可以让宏来做: |]a =He;  
fI%+  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ M.K-)r,  
template < typename T1, typename T2 > \ !g /&ws&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ?3!"js B  
以后可以直接用 X{rw+!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) wiWpzJz  
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 [>"bL$tlo*  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) \F%5TRoC  
`fEB,0j^  
N9r}nqCN  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 mrDIt4$D  
CW k#Amt.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > u7>b}+ak&  
class unary_op : public Rettype @Md%gEh;&  
  { [B9'/:  
    Left l; }LS:f,1oGp  
public : `r+"2.z*  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} E 3b`GRay  
J=4R" _yo  
template < typename T > V,bfD3S3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wZVY h  
      { $x5P5^Y  
      return FuncType::execute(l(t)); c0]^V>}cl  
    } >N>WOLbb7(  
o{yEF1,c\  
    template < typename T1, typename T2 > k"|4 LPv[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OaU-4 ~n;  
      { E4RvVfA0F  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 6_/691  
    } /_E8'qlx  
} ; ?Y2ZqI  
)W)m?%  
zVe@`gc  
同样还可以申明一个binary_op D.o|pTZ  
AOQimjW9a  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > pv&:N,p  
class binary_op : public Rettype {g}!M^|  
  { _f$8{&`k  
    Left l; `m?%{ \  
Right r; /*g3TbUs  
public : !7!xJ&/V  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2<wuzP|  
T6JN@:8  
template < typename T > ^RytBwzKM  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8RWfv}:X  
      { V0 x[sEW  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); r  H;@N  
    } wXp A1,i  
:#58m0YLA:  
    template < typename T1, typename T2 > _x 'R8/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $j:$ `  
      { b'Qia'a%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); :S}!i?n  
    } c4ptY5R),  
} ; s42M[BW]  
F<q'ivj:w  
n"8vlNeW  
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 :@)UI,  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 =3OK 3|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 5G=<2;  
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。 W)3?T& `  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Wr Ht  
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。。。 l T~RH0L  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ;EbGW&T  
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) ,dn9tY3  
下面是修改过的unary_op SLp &_S@4  
J$  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > '^ bB+  
class unary_op [G2@[Ct Y1  
  { D7|[:``  
Left l; [ qt hn[3  
  0X@!i3eu  
public : Hs/ aU_  
E^w2IIw  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} DhY.5  
H,`F%G#!`q  
template < typename T > l+!!S"=8)~  
  struct result_1 HE58A.Q&  
  { eqbQ,, &  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; LVKvPi  
} ; n&ZA rJ  
OE' ?3S  
template < typename T1, typename T2 > 0JzH dz  
  struct result_2 ?q a  
  { -F=?M+9[  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `i5U&K. 7  
} ; +v.uP [H  
>KHR;W03  
template < typename T1, typename T2 > 873$EiyXR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'i5 VU4?K  
  { fB^h2  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ,Y *unk<S  
} wKOljE6d  
0_'(w;!wq:  
template < typename T > MU6|>{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3FRz&FS:j  
  { xCN6?  
  return OpClass::execute(lt(t)); sd4eJ  
} k(LZ,WSR  
8K+(CS>xvO  
} ; PL$*)#S"$  
Zoe>Ow8mE`  
BS3Aczwk  
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 @}[>*Xy%  
好啦,现在才真正完美了。 DUH\/<^g  
现在在picker里面就可以这么添加了: +&hhj~I.  
5=/&[=  
template < typename Right > *+(t2!yFmE  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const EWOS6Yg7  
  { Q{%2Npvq  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); & Tz@lvOv%  
} & \<!{Y<'  
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。 #I> c$dd  
m(0sG(A~  
u.v 5!G  
3On IAk3  
aq~>$CHa  
十. bind Pdgn9  
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。 M)v\7a  
先来分析一下一段例子 &O|!w&  
=BD}+(3  
Xae0xs  
int foo( int x, int y) { return x - y;} R7)\w P*l5  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 UI:YzR  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Skb,cKU  
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。 2_S%vA<L  
我们来写个简单的。 b1+6I_u.  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: mL5Nu+#  
对于函数对象类的版本: $;O-1# ]  
D$ X9xtT  
template < typename Func > So?.V4aD_  
struct functor_trait )"( ojh  
  { !LGnh  
typedef typename Func::result_type result_type; 2Y~UeJ_\Lq  
} ; (CUrFZT$  
对于无参数函数的版本: g/*x;d=  
* SAYli+@  
template < typename Ret > l>(w]  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 3C:!\R  
  { +SM&_b  
typedef Ret result_type; VSm[80iR0  
} ; 3k%fY  
对于单参数函数的版本: 0QzUcr)3+  
cZ8lRVaWW  
template < typename Ret, typename V1 > qcN{p7=0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > O &/9wi>!q  
  { L&D+0p^lI  
typedef Ret result_type; T/[8w  
} ; =D&xw2  
对于双参数函数的版本: kzky{0yKk=  
-|1H-[Y(  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > *HT )Au"5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > R,3E_me"}  
  { v~l_6V}  
typedef Ret result_type; rwZI;t$hf  
} ; UJ\[ ^/t  
等等。。。 B~%'YQk  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy .,-,@ZK  
XwZ~pY ~  
template < typename Func > ywSV4ZtM  
struct func_return y15 MWZ  
  { Mz?xvP?z  
template < typename T > 73n|G/9n[  
  struct result_1 E1 | >O  
  { %NyV 2W=~X  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  9S<87sO  
} ; }Q }&3m~g  
rP5&&Hso  
template < typename T1, typename T2 > n;Nr[hI  
  struct result_2 'zRi ;:UHA  
  { 9/8#e+L  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; z;c~(o@4  
} ; a {4Wg:  
} ; r Jo8|  
Q140b;Z  
r8R]0\  
最后一个单参数binder就很容易写出来了  |UudP?E  
)aV\=a |A  
template < typename Func, typename aPicker > t; 3n  
class binder_1 !=)R+g6b  
  { 5B|&+7dCw  
Func fn; nV[0O8p2Md  
aPicker pk; A^m]DSFOO  
public : WxLmzSz{xD  
"M-zBBY]  
template < typename T > jX9{Ki"  
  struct result_1 gv6}GE  
  { )}Vb+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; xr;:gz!h  
} ; GlVb |O"  
6~oo.6bA  
template < typename T1, typename T2 > Wzn!BgxRr  
  struct result_2 #mK/xbW  
  { ! R b  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !nm[ZrS P  
} ; LR(Q.x  
J~e%EjN5e  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} EgYM][:UU  
X\=m  
template < typename T > F2N)|C<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GKk> ;X-  
  { 0\y{/P?I$  
  return fn(pk(t)); Lddk:u&J  
} <[oPh(!V  
template < typename T1, typename T2 > ~xp(k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G*`H2-,  
  { l DWg%pI+  
  return fn(pk(t1, t2)); hoLQuh%2%  
} Uo~-^w}  
} ; nt5x[xa  
W1$<,4j@M  
xn &$qLB  
一目了然不是么? CyWMr/'  
最后实现bind +L]$M)*0&  
>l>;"R9N  
6-+q3#e  
template < typename Func, typename aPicker > liuw!  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 9>OPaL n  
  { 3j h: K   
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); {,9^k'9  
} fqY; > Z  
^p}S5,  
2个以上参数的bind可以同理实现。 h(>eHP  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 IQm[ ,Fh  
"R!) "B==  
十一. phoenix k%gO  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: C||9u}Q<  
!Z}d^$  
for_each(v.begin(), v.end(), rD?G7l<~>_  
( 01_*^iCf5  
do_ 2X)n.%4g$;  
[ p_g#iH!*  
  cout << _1 <<   " , " KT9!R  
] W74Y.zQ  
.while_( -- _1), H?a1XEY/  
cout << var( " \n " ) g2|qGfl{C  
) *?o`90HHP[  
); nl\l7/}6  
q\r@x-&g+  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: b<]Ae!I'  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ]E:K8E  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ,P.yl~'Al  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ox&PFI0Gn  
cN&]JS,  
|l#<vw wE  
template < typename Cond, typename Actor > 4[P]+Z5b+  
class do_while |ler\"Eu  
  { |3:e$  
Cond cd; )zK6>-KWA  
Actor act; !VoAN5#;  
public : !!we4tWq  
template < typename T > u;/5@ADW  
  struct result_1 Ks>l=5~v|  
  { Xk]:]pl4W  
  typedef int result_type; ,'%wadOo  
} ; k7cM.<s!  
7/>#yR  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 0g{`Qd  
-L6YLe%w  
template < typename T > oz[Mt i*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vWh]1G#'p[  
  { qPvWb1H:  
  do 6dlV:f_\y  
    { :g~X"C1s  
  act(t); W)z@>4`Bb  
  } ;+3XDz v  
  while (cd(t));  nPRv.h  
  return   0 ; N7l`-y  
} j-%@A`j;  
} ; w40 -K5wt>  
I8%Uyap{  
\\d!z-NOk?  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 6Qw5_V^0o  
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。 ,3P@5Ef  
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。 ON-zhT?v  
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。 ygo4.  
下面就是产生这个functor的类: 0 YA  
?"Ec#,~  
$9@jV<Q1  
template < typename Actor > bZ-_Q  
class do_while_actor ~bnyk%S o  
  { BTAt9Z8qK  
Actor act; WFm\ bZ.  
public : 6cVJu%<V  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} vAt ]N)R  
m3']/}xHO  
template < typename Cond > (ptk!u6  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; {Q~HMe`,  
} ; .EB'n{zxd  
s,|"s|P  
1@<PcQBp  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ;_iDiLC;  
最后,是那个do_ I ]HP  
T)lkT?  
h#~\-j9>  
class do_while_invoker m4_ZGjmJM  
  { Q^} Ib[  
public : g 5@P  
template < typename Actor > Z!foD^&R  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const n]x%xnt  
  { VXP@)\!  
  return do_while_actor < Actor > (act); ]rS:# LK  
} S3N+ 9*i K  
} do_; C-tkYP  
t$EL3U/(  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ,TlYQ/j%h  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 aQHB  
最后来说说怎么处理break和continue G/N1[)  
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。 :v B9z  
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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