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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda _+Tq&,_:o  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 GF 4k  
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, kS_oj  
Su.imM!  
N3/G6wn  
Mbbgsy3W  
  class filler %]NaHf  
  { N zrHWVD  
public : .axJ'*~W  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} dJyf.VJ  
} ; X*f#S:kiNU  
C>l{_J)n  
' cM2]<  
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: Nl"Xl?y}  
;MRK*sfw{  
| e{F;8  
K @x4>9 3n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); zgre&BV0q  
obA}SF  
Cka&b  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 bu[PQsT  
0zJT _H+  
0X \OQ;  
: L}Fm2^  
二. 战前分析 `|nCr  
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。 f3_-{<FZ  
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 [I6(;lq2  
~)J]`el,Q  
BpL7s ej7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |#_IAN  
  /* --------------------------------------------- */ Tfasry9'8  
vector < int *> vp( 10 ); )v\zaz  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); M"XILNV-~  
/* --------------------------------------------- */ poLzgd  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 9Q\CJ9  
/* --------------------------------------------- */ 4wLN#dpeEy  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); iYbp^iVg  
  /* --------------------------------------------- */ GM]" $  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); %Xe#'qNq)  
/* --------------------------------------------- */ 73/DOF  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); $H\[yg>4  
}5_[t9LX  
t2bv nh  
}~B@Z\`O  
看了之后,我们可以思考一些问题: h?t#ABsVK  
1._1, _2是什么? ~nQ=iB  
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。 ]0[Gc \h}  
2._1 = 1是在做什么? 7kiZFHV  
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。 Ih Yso7g  
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。 F+ ,eJ/]  
u.\FNa  
;4(ULJ*  
三. 动工 *[VO03  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: C:r@)Mhq  
?+3vK=Rf}  
+#* F"k(  
qKt*<KGeY  
template < typename T > *??!~RE  
class assignment 1co;U  
  { 'YQVf]4P  
T value; {@1;kG  
public : s R~D3-  
assignment( const T & v) : value(v) {} ,K/l;M5I  
template < typename T2 > 31VDlcn E  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } tW^oa  
} ; 8>R 75 dw  
IKz3IR eu  
: Xe,=M(l~  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 5OJ8o>BF  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment B=ckRW q  
""~b1kEt  
W|2o^ V  
Gy;>.:n  
  class holder ?"hrCEHV{9  
  { Z--A:D>  
public : L3N ?^^]  
template < typename T > u"$=:GK  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const VL =19[  
  { 3t4i2]  
  return assignment < T > (t); Xu.Wdl/{Ra  
} k<&zVV '  
} ; XY_hTHJ  
<w,NMu"  
dnwTD\),  
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: RZY[DoF8u  
@Sr{6g*I  
  static holder _1; E{wnhsl{  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 sn!E$ls3O  
Q1 t-Z; X  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); kT@m*Etr{  
而不用手动写一个函数对象。 DPWt=IFU  
KF.O>c87&  
lRk)  
{/)q=  
四. 问题分析 ,H)v+lI  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 k^H&IS!  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ZXJ]==  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 |>Ld'\i8  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Mzg zOM  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 c 5%uiv]  
4ZUTF3  
五. 问题1:一致性 ]NEr]sc-"F  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|  =8o$  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 0I v(ioB=  
hR4\:s+[  
struct holder .S_7R/2(?  
  { &g.do?  
  // 8mm]>u$  
  template < typename T > =K \xE"  
T &   operator ()( const T & r) const Yy 8? X9r.  
  { n%S%a >IQj  
  return (T & )r; o){\qhLp  
} xCQLfXK7  
} ; {`ghX%M(l  
YAdk3y~pL  
这样的话assignment也必须相应改动: CyV2=o!F w  
&FpoMW  
template < typename Left, typename Right > /Kd9UQU  
class assignment ?~:4O}5Ax  
  { uGc0Lv4i/  
Left l; 1PN!1=F}  
Right r; ke)}JU^"  
public : @zC p/fo3  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?Tlt(%f  
template < typename T2 > u\A L`'v  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 7W MF8(j5  
} ; nb~592u  
{aVRvZH4  
同时,holder的operator=也需要改动: Nd h  
6/3oW}O o  
template < typename T > kf:Nub+h t  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const si,)!%b  
  { YlhyZ&a,  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); zl3GWj|?\7  
} u~~H'*EM  
=j"bLX6;  
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。 `9Rj;^NJ  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 \zT{zO&!  
KaIkO8Dq0  
return l(rhs) = r; Be~ '@  
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。 9*2Q'z}_  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: =T-jG_.H  
Y-s6Z \  
template < typename Tp > Yh["IhjR  
class constant_t g7;OZ#\  
  { edL sn>\*#  
  const Tp t; ]@6L,+W"  
public : VvUP;o&/  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} @s|G18@  
template < typename T > GboZ T68  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const [y&uc  
  { <dKHZ4  
  return t; 7NMy1'-q  
} }3/|;0j$  
} ; 6n:oEXM>  
%D49A-R  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Y_FQB K U  
下面就可以修改holder的operator=了 5|A"YzY#  
!DkIM}.  
template < typename T > }a"koL  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const -7IRlP&  
  { +&4@HHU{G  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); &U_T1-UR2  
} mM2DZ^"j(  
FM"[:&>  
同时也要修改assignment的operator() 1l s8h  
~hb;kc3  
template < typename T2 > LYke\/ md  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } +62}//_?  
现在代码看起来就很一致了。  (,R\6  
c{3P|O&.  
六. 问题2:链式操作 U.Fs9F4M#  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 0C4Os p  
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。 =>- W!Of  
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。 }p>l,HD  
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。 s[;1?+EI  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct "9IR|  
Rxq4Diq5k  
template < typename T > gbu*6&j9  
struct result_1 ~IFafAO&  
  { f C+tu>=  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; +fN2%aC  
} ; ?!u9=??  
OyQ[}w3o|  
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: s{:Thgv,9  
|*g\-2j{  
template < typename T > Ie}7#>S  
struct   ref sitgz)Ki^  
  { rrSFmhQUk  
typedef T & reference; 7|k2~\@q  
} ; e\._M$l  
template < typename T > K_fJ{Vc>O  
struct   ref < T &> l% p4.CX  
  { N>w+YFM  
typedef T & reference; e> Dux  
} ; 7[1 VFc#tf  
QN;GMX5&  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: r_MP[]f|0  
{S`Rr/E|%  
template < typename T > N}Or+:"O:q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const kyf(V)APPu  
  { ,U~in)\ U  
  return l(t) = r(t); %ed TW[C`  
} L>pSE'}  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ~i0>[S3 '  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 O&Y22mu  
gZ us}U  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 t$PJ*F67M  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: (ZP e{;L.  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 1U(!%},  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 p.5 *`, )  
最后的布局是: _6->D[dB  
                Add ]} pAZd  
              /   \ *, R ~[g  
            Divide   5 ]YY4{E(9d  
            /   \ r-Oz k$  
          _1     3 w+{{4<+cd  
似乎一切都解决了?不。 |M EJ)LE7  
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。 @h\i<sh!^  
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。 E)]emeG d  
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: _8 l=65GW  
Q6n8,2*  
template < typename Right > ~ujg250.L  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const [6?x 6_M  
Right & rt) const EcPvE=^c  
  { +&* >FeJY  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $#_^uWN-M  
} iZ0.rcQj'o  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 KP!7hJhw  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。  nyZ?m  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 uN0'n}c;1.  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ~Fo`Pr_  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 @"iNjqxh  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? I#xhmsF  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: GYonb) F  
n.A*(@noe  
template < class Action > xOZvQ\%  
class picker : public Action Is97>aid  
  { UJ`%uLR~  
public : sA }X)aP  
picker( const Action & act) : Action(act) {} <#~n+,  
  // all the operator overloaded Lve$H(GHT  
} ; |[!0ry*N%  
xRF_'|e  
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。 ?h8/\~Dw  
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: P.~sNd oJ  
FWo`oJeN  
template < typename Right > &A^2hPe}  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 7>gW2 m  
  { Si|8xq$E;  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); t5QGXj  
} FYK}AR<=  
ve4 QS P  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > %Ip=3($Ku[  
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。 Q8DKU  
)EG-xo@X  
template < typename T >   struct picker_maker xH-} <7  
  { ltd'"J/r  
typedef picker < constant_t < T >   > result; iz-O~T/^  
} ; )Y?E$=M +B  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > _K~?{".  
  { +*RpOtss  
typedef picker < T > result; +@PZ3 [s  
} ; S1!_ IK$m  
N mN:x&/  
下面总的结构就有了: 6uFGq)4p@  
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。 ND5E`Va5R  
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。 /PkOF ((  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 *JaFt@ x  
至此链式操作完美实现。 C,u;l~zz  
.|K\1qGW0  
\)PS&Y8n  
七. 问题3 U4Pk^[,p1G  
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。  *8 ]  
H/ub=,Ej*  
template < typename T1, typename T2 > (7v`5|'0  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;"%luQA<w  
  { J1Y3>40  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); NO#^_N`#\  
} GF Rd:e  
||?wRMV  
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: OL[_2m*;9p  
tWdP5vfp  
template < typename T1, typename T2 > QpifO  
struct result_2 2K'}Vm+  
  { I3?:KVa  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; l1RFn,Tzr  
} ; {K2F(kz?T  
,@2d4eg 4  
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? Vs[!WJ 7  
这个差事就留给了holder自己。 K9Pw10g'  
    t{/ EN)J  
p|w;StLy  
template < int Order > +'I8COoiv%  
class holder; . LNqU#a  
template <> to 3i!b  
class holder < 1 > yM34GS=,J  
  { 1'* {Vm M  
public : @aGS~^U h  
template < typename T > Mq,_DQ  
  struct result_1 *-9b!>5eD  
  { n1c Q#u  
  typedef T & result; M, UYDZ',  
} ; O4 Y;  
template < typename T1, typename T2 > Va'K~$d_  
  struct result_2 iAW oKW  
  { __||cQ  
  typedef T1 & result; K#p&XIY,  
} ; dzMI5fA<_  
template < typename T > 4^B:Q9B)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const B6vmBmN  
  { ?jzadCel  
  return (T & )r; cl-i6[F  
} }(XvI^K[^  
template < typename T1, typename T2 > c[0$8F>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ; bDFrG  
  { ? 5 V-D8k  
  return (T1 & )r1; `24:Eg6r  
} N,_ej@L8  
} ; yc5n   
-.WVuc`  
template <> `+/[0B=.  
class holder < 2 > h Tn^:%(  
  { )O%lh 8fI  
public : =U".L  
template < typename T > z*>CP  
  struct result_1 cWM|COXL+  
  { K+mtuB]yr  
  typedef T & result; wh:`4Yw  
} ; jW",'1h<n  
template < typename T1, typename T2 > L=}UApK  
  struct result_2 9tC8|~Q  
  { UwQ3q  
  typedef T2 & result; Vt4}!b(O  
} ; 3B "rI  
template < typename T > n*6',BY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _?_Svx2  
  { <FK7Rz:4T  
  return (T & )r; 0+:.9*g=k  
} zFuUv_t  
template < typename T1, typename T2 > h?YjG^'9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const = -pss 47  
  { JnY3]  
  return (T2 & )r2; AQ 7e  
} ^! ZjK-$A<  
} ; %dT%r=%Y  
Pjb9FCA'  
Azz]TO  
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> >。 L}a3!33)C  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 3]Lk}0atpL  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Ef`LBAfOO  
:g9z^ $g  
return l(i, j) = r(i, j); Yhw* `"X  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) {Rj'=%h  
pmW=l/6+V3  
  return ( int & )i; Ft.BfgJ$  
  return ( int & )j; mQs'2Y6Oa  
最后执行i = j; JcVq%~ {M  
可见,参数被正确的选择了。 HIa$0g0J  
Em"X5>;4  
M9OFK\)  
T*T.\b  
dju&Ku  
八. 中期总结 {M~!?# <K  
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: 8:xQPd?3  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 QT&{M #Ydn  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 #=.h:_9  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor -X}R(.}x  
,m b3H  
B=c^ma  
^&rb I,D  
S~Hj. d4/  
$^0YK|F  
九. 简化 Csc2yI%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。 1aT$07G0  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 gq@."wHU  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: N8{>M,  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 \%Smp2K  
  +-*/&|^等 M{4_BQ4$  
2. 返回引用。 G<dXJ ]\\  
  =,各种复合赋值等 #dfW1@m  
3. 返回固定类型。 y14@9<~9  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ?GC0dN  
4. 原样返回。 j5)qF1W,  
  operator, 7=AKQ7BB>b  
5. 返回解引用的类型。 Elq8WtS  
  operator*(单目) 4QVd{  
6. 返回地址。 M1M]]fT0ME  
  operator&(单目) N+V-V-PVk  
7. 下表访问返回类型。 H5I#/j  
  operator[] zXCIn  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 tj&A@\/  
  operator<<和operator>> =% JDo  
d#tUG~jc  
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。 M:SxAo-D2  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: '} kq@  
;i#gk%- 2  
template < typename Left > WE7l[<b  
struct value_return 7@"X~C  
  { XHg %X  
template < typename T > Q}T9NzOH%  
  struct result_1 yEny2q}  
  { -&A[{m<,>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; G9[-|[j^N  
} ; Ja&%J:  
<XagkD  
template < typename T1, typename T2 >  k WtUj  
  struct result_2 >dl!Ep  
  { N9ufTlq s  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Ttj5% ~  
} ; v8IL[g6"  
} ; Z9D4;1  
5xHiq &d.E  
ckk[n  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 7GUJ&U) J  
?:nZv< x  
下面我们来剥离functor中的operator() !T~d5^l!  
首先operator里面的代码全是下面的形式: #50)DwD  
8( D}y\  
return l(t) op r(t) yBj)#m5!  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Td >k \<  
return op l(t) ]>L]?Rm  
return op l(t1, t2) K?je(t^  
return l(t) op ~e+w@ lK  
return l(t1, t2) op Q=8 cBRe  
return l(t)[r(t)] u3:Qt2^S  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] gNd J=r4  
YeLOd  
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: Sv@p!-m  
单目: return f(l(t), r(t)); h'x~"k1  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); v1=X=H  
双目: return f(l(t)); hI8C XG  
return f(l(t1, t2)); dE]"^O#Mc  
下面就是f的实现,以operator/为例 >nDnb4 'C  
iL, XBoE  
struct meta_divide Fzs'@*  
  { Fc~w`~tv  
template < typename T1, typename T2 > H=#Jg;_w  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 1znV>PO!  
  { '5U$`Xe1  
  return t1 / t2; 2&fwr>!$  
} !y`e,(E  
} ; n y)P  
YMTA`T(+  
这个工作可以让宏来做: ^^SfIK?p  
syf"{bBe  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ v`BG1&/|  
template < typename T1, typename T2 > \ bl?%:qb.V  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ]P$DAi   
以后可以直接用 <\g&%c,   
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) rb'GveW[  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 jSYg\ Z5!  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Ib8i#DV  
}GDG$QI]K&  
!nq\x8nU  
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 0Zh _Q  
8M9\<k6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > nln6:^w  
class unary_op : public Rettype S "Pj 1  
  { wPJRp]FA  
    Left l; PAU+C_P  
public : @a\SR'8  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} vCSB8R  
c/Yi0Rl)  
template < typename T > PX2k,%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _ D9@<+MS*  
      { f<:U"E.  
      return FuncType::execute(l(t)); 78CJ  
    } az;jMnPpR5  
<]^;/2 .B  
    template < typename T1, typename T2 > %*c|[7Z~V  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (iOCzZ6S  
      { /^ 3oq]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); kO_XyC4(  
    } BemkCj2  
} ; "%Ana=cc  
m%c0#=D  
F}(QKO*  
同样还可以申明一个binary_op )?&kQ^@v  
Y;F R"~^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?s)sPM?  
class binary_op : public Rettype ,Kf8T9z`  
  { -wQ^oOJ  
    Left l; 6//FZ:q  
Right r; 7E3SvC|M  
public : qf`xH"$  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `u\z!x'  
YOV4)P"  
template < typename T > E97+GJ3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h<1dTl*  
      { $7&l6~sMQ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ]p&<nK,  
    } Jrd4a~XP  
Vt=(2d5:p  
    template < typename T1, typename T2 > nH>V Da  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Tj21YK.mk  
      { ~]W[ {3 ;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); O| J`~Lk  
    } E< CxKY9  
} ; mzE$aFu8  
Mq :'-`  
plx/}ah8  
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 M2E87w  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 #} ~p^ 0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ).}k6v[4)  
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。 BU:Ecchbr  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! n R\n\   
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。。。 Sci4EGc  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 )@bH"  
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) rW~?0  
下面是修改过的unary_op "bR'Bt  
|\%F(d330  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Wda\a.bXT  
class unary_op P"9@8aLB  
  { vDW&pF_eI>  
Left l; 4l ZJb  
  HKiVEg  
public : gJPDNZ*6pk  
mvTyx7 h=  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} `e?;vA&  
G?1x+H;o5  
template < typename T > Q5y q"/=[a  
  struct result_1 e-iYJ?  
  { ,V33v<|wc  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; J7ktfyQ0W  
} ; `xX4!^0Hm  
Xvu)  
template < typename T1, typename T2 > P 0Efh?oZ  
  struct result_2 6c2ThtL  
  { n4WSV  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; YO(:32S  
} ; p584)"[*t  
nR o=J5tY  
template < typename T1, typename T2 > 4Hml.|$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OgKWgvy  
  { <+\k&W&Y|y  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ~TG39*m  
} a*6wSAA )  
WbQhl sc:  
template < typename T > mX@j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mNx,L+ 3  
  { 18.Y/nZAgQ  
  return OpClass::execute(lt(t)); f^!11/Wv  
} Yz2{LW[K  
BZJKiiD  
} ; C!7U<rI  
x/%7%_+'  
rkfQr9Vc  
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 9 V=<| 2  
好啦,现在才真正完美了。 v~V;+S=gz  
现在在picker里面就可以这么添加了: X:G& 5  
QJ a4R  
template < typename Right > hGed/Yr  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 'f-   
  { M)"]$TM  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ~VqFZasV  
} yX7CN5vVl  
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。 }c` ?0FQ  
;48P vw>g}  
@[d#mz  
N 8:"&WM  
ezcS[r  
十. bind VLh%XoQx[  
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。 rWoe ?g  
先来分析一下一段例子 #Rin*HL##  
5jn$7iE`  
,VKQRmd  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 0W~.WkD  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 :%/\1$3P  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 z}> 4,d  
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。 w~<FG4@LU  
我们来写个简单的。 -l-AToO4  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: <G\ <QV8W  
对于函数对象类的版本: 6sYV7w,'@  
.-.q3ib  
template < typename Func > >"cr-LB  
struct functor_trait s.^c..e75C  
  { *nYB o\@g  
typedef typename Func::result_type result_type; gf0PMc3l  
} ; /:#j ?c  
对于无参数函数的版本: PM~bM3Ei  
!Z U_,[  
template < typename Ret > $42Au2Jg  
struct functor_trait < Ret ( * )() > E7rX1YdR  
  { M0O>Ljo4RN  
typedef Ret result_type; R(:  4s  
} ; =QrA0kQR  
对于单参数函数的版本: Rr+qg t;f5  
=LXvlt'Q34  
template < typename Ret, typename V1 > PqT"jOF]n  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 0fnZR$PB  
  { }  c{Fa&  
typedef Ret result_type; =a?a@+  
} ; ':,>eL#+uV  
对于双参数函数的版本: X,>(Y8  
r~)VGdB+  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > d4d\0[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > &bB6}H(  
  { U+4HG  
typedef Ret result_type; LkaG8#m1R  
} ; M$,Jg5Dc  
等等。。。 davvI$TA  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy k?^%hO>[  
jZrY=f  
template < typename Func > ]|,vCKju  
struct func_return iH[E= 6*  
  { c`-YIz)W  
template < typename T > !Dz:6r  
  struct result_1 w| >Y&/IX  
  { g :O.$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @m(\f  
} ; GA;E (a  
|ejrE,~1vb  
template < typename T1, typename T2 > ~)()PO  
  struct result_2 &jj\-;=~Ho  
  { S;CT:kG6Y{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; h>\}-|Ek  
} ; !FO92 P16  
} ; y{kXd1,  
(2%C% #]8  
O *jNeYA  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 U:`rNHl  
PY`V]|J  
template < typename Func, typename aPicker > _Jx?m  
class binder_1 .}Xkr+ +]  
  { $bMeL7CN  
Func fn; 5m_@s?P[  
aPicker pk; oE5+   
public : 8^M5u>=t;  
?p$WqVN}  
template < typename T > Phx/9Kk  
  struct result_1 a8dR.  
  { 3?fya8W<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; GifD>c |z  
} ; ]bRu8kn  
u D . 0?*_  
template < typename T1, typename T2 > IMVoNKW-  
  struct result_2 $bD!./fl  
  { FxD"z3D  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; z.{y VQE  
} ; pKp#4Js  
L!{^^7  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} %S@XY3jZY  
9WBDSx_(Q  
template < typename T > |z5olu$gVc  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w$2-t  
  { K5k,47"  
  return fn(pk(t)); O1/!)E!  
} @^`-VF  
template < typename T1, typename T2 > /ZD/!YD&R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :?lSa6de  
  { Wlt shZo  
  return fn(pk(t1, t2)); ^GL0|G=(1  
} X2o5Hc)l<  
} ; rvOR[T>  
m.lNKIknQ  
V1(eebi|  
一目了然不是么? NbgP,-  
最后实现bind i3f/{D/  
6g$+))g  
,m0=zH4+:  
template < typename Func, typename aPicker >  {!x-kF_  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) v^KJU +  
  { D4`7,JC}<  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); bv|v9_i  
} CVu'uyy  
|Z!C`G[  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ~PS%^zxyn  
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。 vR:t4EJ`  
q!Nwf XJM  
十一. phoenix qf ]ax!bK  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: {'{ssCL  
RCoz;|c`P  
for_each(v.begin(), v.end(), F[~qgS*;  
( # U!J2240  
do_ ~lQ]PKJ"  
[ l1YyZ^Z  
  cout << _1 <<   " , " BhNwC[G?m  
] LG51e7_gFi  
.while_( -- _1), n) `4*d$`  
cout << var( " \n " ) 6s>PZh  
) Qza[~6  
); ;9b?[G  
_*&<hAZj  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: qB"y'UW8  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor i"_JF-IbN  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 r\L:JTZ$  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 0z\=uQ0  
23+>K  
)v'3pTs2  
template < typename Cond, typename Actor > DfqXw^BKD  
class do_while m@"!=CTKd  
  { 1eK J46W  
Cond cd; \QYs(nm?k  
Actor act; yKq;EcVx  
public : ?jb7Oq#[  
template < typename T > $YL} rM  
  struct result_1 Jb_/c``  
  { +}z T][9w  
  typedef int result_type; ~l.]3wyk  
} ; 9/^4W.  
Ip?Ueaei  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} _3ZZ-=J:=*  
'L=g(  
template < typename T > E-n!3RQ(w  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l1!i3m'x  
  { 7dxY07 yu  
  do Z;lE-`Z*(F  
    { J]$%1Y  
  act(t); {"s9A&  
  } |h8C}P&Z  
  while (cd(t)); d0 |Q1R+3  
  return   0 ; 4}96|2L5  
} x+%lNR  
} ; *:)#'cenI  
gl00$}C  
_U'edK]R  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 8=t?rA  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 A9F&XF7{  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 &>sG x K  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 )]rGGNF*  
下面就是产生这个functor的类: 4dl?US[-  
J6\<>5 A?  
B>-Iv _  
template < typename Actor > } %rF}>$A  
class do_while_actor 7Nx@eoZ  
  { wgfn:LR  
Actor act; jhK&Z7;  
public : ^Fy) oWS  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Tf*X\{"  
|+ @  
template < typename Cond > p5>TL!4M  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 0d.lF:  
} ; Cl i k  
'[:].?M  
{.eC"  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 nhQ.U>&-M  
最后,是那个do_ 9?l( }S`  
(#7pGGp*E  
w QwY_ _  
class do_while_invoker #P18vK5  
  { =yfr{5}R  
public : 7zpwP  
template < typename Actor > &# `d8}3D  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const <S TwylL  
  { JA())0a  
  return do_while_actor < Actor > (act); gXs@FhR0  
} \-`L}$  
} do_; S ^2'O7uj  
]';!r20  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Xs*~ [k'  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Mx0c # d.  
最后来说说怎么处理break和continue 7ugmZO}lL  
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。 @^#y23R U  
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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