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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda uY)4y0  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 2X' H^t]7  
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, ?MSZO]Q4+  
[V_mF  
>CKa?N;  
5K9W5hA:D  
  class filler (9( xJ)  
  { %P1zb7:8  
public : f 5bX,e)!  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} QE"$Lc)  
} ; :| k!hG  
+7OE,RoQ  
W:n\,P  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ;C o"bP's  
)?&mCI*  
o7+<sL  
bS:$VyH6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); GB `n  
} -4p8Zt  
z|AknEE,  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 &/uakkS  
U[;ECw@  
;(,GS@sP  
$/Wec,`&  
二. 战前分析 PC@H Nto{  
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。 EhO\N\p(Q=  
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 pHVDug3  
zQ<&[Tuwa  
@.cord`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5[zr(FuE  
  /* --------------------------------------------- */ A<H]uQ>  
vector < int *> vp( 10 ); n}Thc6f3D  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); S|u5RU8*"|  
/* --------------------------------------------- */ mhIGunK;+  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); zB y%$5~Fw  
/* --------------------------------------------- */ u]B b^[  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); L  ~Vw`C  
  /* --------------------------------------------- */ V^qBbk%l>D  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); :/? Op  
/* --------------------------------------------- */ J.2BBy  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Yy[=E\z  
^+~$eg&js  
uq:'`o-1  
"AJ>pU3  
看了之后,我们可以思考一些问题: `$ bQ8$+Ci  
1._1, _2是什么? jc6~V$3  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 nC/T$ #G  
2._1 = 1是在做什么? \K9Y@jnr  
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。 coaJDg+  
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。 7m8:odeF  
6"?#s/fk  
0=`aXb-  
三. 动工  H!y@.W{_  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: @AG=Eq9<o  
yF` ( GU  
P'_ aNU  
?b^<Tny  
template < typename T > 2 (ux  
class assignment )CL/%I,^  
  { cv_O2Q4,@  
T value; cP/(h  
public : ZMyd+C_P2  
assignment( const T & v) : value(v) {} <0`"vPU  
template < typename T2 > QQHC 1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 6*ZZ)W<  
} ; t@cBuV`9c  
 :i?c  
3joMtRB>;  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 \hzx?  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 3_VWtGQ  
Vyx&MU.-J  
jq/{|<0  
&xlOsr/n  
  class holder YRl4?}r2  
  { |@-y+vbA*  
public : kgmb<4p  
template < typename T > jT QN(a9Y  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const mW_A 3S5  
  { Q%GLT,f1.  
  return assignment < T > (t); ^eYJ7&t  
} C$c.(5/O  
} ; ^n]?!BdU  
78b9Sdi&  
MT&q~jx*  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: \v9<L'NP)  
e8]mdU{)  
  static holder _1; HZ2zL17  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 KRcg  
 93 `  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); QPF[D7\  
而不用手动写一个函数对象。 oU 8o;zk0  
Ox/va]e7"  
K&Q0]r?  
J Y> I  
四. 问题分析 wIbc8ze  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 C$B?|oUJc  
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。 ,%m$_wA$  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 gD fVY%[Z  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 pm;g)p?  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 9Bmgz =8  
JeCEj=_Z  
五. 问题1:一致性 X_|} b[b  
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?| }fxH>79g  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 `[1]wV5(5@  
[ 06B)|s  
struct holder  })w5`?Y  
  { a-DE-V Uls  
  // :Ws3+OI'm3  
  template < typename T > *KV] MdS  
T &   operator ()( const T & r) const qdu:kA:]  
  { 1-gX=8]]  
  return (T & )r; WI'csM;M#  
} ma* 9O |v^  
} ; z#*GPA8Em:  
kQBVx8Uq]  
这样的话assignment也必须相应改动: 1r w>gR  
qOa-@MN  
template < typename Left, typename Right > oq<#  
class assignment IWpUbD|kC  
  {  Q{Bj(f  
Left l; 7y`~T+  
Right r; 2W~2Hk=0+%  
public : TT&!WbA-Hk  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} j({L6</x  
template < typename T2 > Ap>n4~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } !! K=v7M  
} ; ,|c_l)  
~d5{Q?T)  
同时,holder的operator=也需要改动: sQH.}W$C  
x[oYN9O  
template < typename T > >"nk}@  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const If#7SF)n'  
  { 1X9sx&5H  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 4Y/!V[  
} uc"u@ _M  
wLUmRo56aR  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ZyWC_r!  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 O 1X !  
Hm^p^,}_x  
return l(rhs) = r; {S&&X&A`v  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 *AN#D?X_  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: i\eykYc,  
XAFTLNV>  
template < typename Tp > g%[Ruugu  
class constant_t n<$I,IRE  
  { nMbV{h ,  
  const Tp t; #5I "M WA  
public : r#~6FpFVK^  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} `4p9K  
template < typename T > BzUx@,  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const u1kbWbHu(  
  { xX>448=  
  return t; hg>YOf&RG  
} / q!&I  
} ; tE>:kx0*3  
J8D-a!  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 wIiT :o  
下面就可以修改holder的operator=了 V)Xcn'h  
zj)[Sn tn?  
template < typename T > DpR%s",Q  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const i! nl%%  
  { v>P){VT  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); x[kdQj2[&  
} g/yXPzLU  
TP^0`L  
同时也要修改assignment的operator() \dMsv1\  
[)=FZF6kG  
template < typename T2 > x"d*[m  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } j)5Vv K\  
现在代码看起来就很一致了。 X[[=YCi0  
m1hf[cg  
六. 问题2:链式操作 *\>2DUu\`  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 x/<. ?[A  
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。 7> QtO  
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。 32Z4&~ 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。 dA~6{*)  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct W2k~N X#@  
Glr.)PA  
template < typename T > sig_2;  
struct result_1 3N21[i2/m  
  { ;vx9xs?6  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; HTG;'$H^  
} ; /P%:u0fX,  
>JMKEHl.q  
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'e2~-p0F  
 Ui.F<,E  
template < typename T > ^eRuj)$5A  
struct   ref WveFB%@`;  
  { 1,J.  
typedef T & reference; x@ O:  
} ; $b$D[4  
template < typename T > }R x%&29&  
struct   ref < T &> {%Y7]*D  
  { ;sf/tX  
typedef T & reference; +A3 H#'  
} ; a*8}~p,  
;F Bc^*q  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: H#y"3E<s  
Mg$Z^v|}0  
template < typename T > 1d"P) 3dQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Y4O L 82Y  
  { jj2UUQ|  
  return l(t) = r(t); 4Ojw&ys@V  
} U{Z>y?V/  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Fqv5WoYVf  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 F8I <4S  
@n(In$  
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 ^q` *!B 9@  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Vmc)or*#  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ZJ(!jc$"*%  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 aBnbu vp  
最后的布局是: ccSSa u5N  
                Add v#FUD-Z  
              /   \ C(t/:?(y  
            Divide   5 ._Xtb,p{  
            /   \ 4#w^PM8}  
          _1     3 K;PpS*!  
似乎一切都解决了?不。 2cg z n@  
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。 M)7enp) F.  
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。 V]}b3Y!(  
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: Vvj]2V3  
8rYK~Sz  
template < typename Right > %-Z~f~<?  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const w$4Lu"N :  
Right & rt) const O|~'-^  
  { xJhbGK  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `,Gk1~Wv  
} [ UJj*n  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 )QD}R36Ic  
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。 `9l\ ~t(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。 $ Zr,-  
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。 ise}> A!t  
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。 ,0bM* qob  
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? MVdx5,t  
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: t,,^^ll  
v"+EBfx  
template < class Action > GB3B4)cX4Y  
class picker : public Action #8jd,I% L  
  { +kL(lBv'  
public : dk/*%a +  
picker( const Action & act) : Action(act) {} N}G(pq}  
  // all the operator overloaded VHCzlg  
} ; h6i{5\7.  
Gu).*cU  
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。 rR~X>+K  
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: `WS_*fJ5  
8)8oR&(f  
template < typename Right > sIsu >eL  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const p%1m&/ `F  
  { /p0LtUMu  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ($> 0&w  
} ;7k7/f:  
>>zoG3H!  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > KCE-6T  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 d Al<'~g  
Zd ,=  
template < typename T >   struct picker_maker V bOLTc  
  { RfG$Px '  
typedef picker < constant_t < T >   > result; +hgCk87%#  
} ; j:3Hm0W3  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > h+D=/:B  
  { YWrY{6M  
typedef picker < T > result; .`N` M9  
} ; 'Y\"^'OU\  
@98SC}}u  
下面总的结构就有了: {C6;$#7P  
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。 QL18MbfqP  
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。 )fc"])&8  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 yW?%c#9D  
至此链式操作完美实现。 bU`yymf{L  
{+9\o ~  
n9!3h?,g  
七. 问题3 [)>8z8'f  
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。 mp3_n:R?  
x)ZH;)  
template < typename T1, typename T2 > RLNuH2y;  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .6o y>4  
  { hP8&n9o  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); $4JX#lkt  
} }tO<_f))  
PM!t"[@&  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: '<S:|$ $  
>[4|6k|\x  
template < typename T1, typename T2 > .WyX/E$I^!  
struct result_2 fcXk]W  
  { .oN Sg.jG  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Q$/FgS  
} ; "0zXpQi,B  
n@[</E(  
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? ]},Q`n>$  
这个差事就留给了holder自己。 %uqD\`-  
    +\vY;!^  
BV?N_/DXp  
template < int Order > e7qMt[.  
class holder; M;V#Gm  
template <> s^'#"`!v=  
class holder < 1 > M`pTT5r  
  { oHd0 <TO  
public : +gCy@_2;  
template < typename T > l!V| T?  
  struct result_1 0lr4d Y  
  { i}F;fWZ`  
  typedef T & result; )h_ 7 2  
} ; !nBm}E7d  
template < typename T1, typename T2 > ikG9l&n  
  struct result_2 4eL54).1O  
  { 1"B9Z6jf  
  typedef T1 & result; @ZR4%A"X4  
} ; UH&1c8y}  
template < typename T > rRrW   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const mW0&uSM D  
  { ieRBD6_  
  return (T & )r; G:C6`uiy`  
} 8kM0  
template < typename T1, typename T2 > <ZC^H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const '# IuY  
  { !XA%[u  
  return (T1 & )r1; !2U7gVt"*  
} Mth`s{sATa  
} ;  zn;Hs]G  
$o$Ev@mi  
template <> jsi#l  
class holder < 2 > c$<O0dI  
  { To{G#QEgG  
public : vJAAAS  
template < typename T > G[<[#$(  
  struct result_1 Sb9=$0%\  
  { f(s3TLM  
  typedef T & result; 3/IWO4?_  
} ; dzE Q$u/I  
template < typename T1, typename T2 > ?$@ KwA  
  struct result_2 m-S33PG{  
  { ;E?  hz  
  typedef T2 & result; Vt)\[Tl~  
} ; Fp6[W5>(-  
template < typename T > *5_ 8\7d  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const = EChH@3  
  { 9eN2)a/  
  return (T & )r; q|$>H6H4b  
} W*rU,F|9  
template < typename T1, typename T2 > ,{ L;B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #[0\=B -  
  { Re,$<9V  
  return (T2 & )r2; s!;VUr\  
} L8w76|  
} ; E,D:D3O  
U>_\  
,dj* p ,J  
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> >。 CVSsB:H6e  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: s@)"IdSA(  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: EfBVu  
!k= 0X\5L  
return l(i, j) = r(i, j); &Wz`>qYL*  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) BUA6(  
n:^"[Le  
  return ( int & )i; 5ih"Nds[H  
  return ( int & )j; !ga (L3vf  
最后执行i = j; Z(k\J|&9C  
可见,参数被正确的选择了。 jle%|8m&@  
ci_v7Jnwo  
#u<o EDQ  
51ajE2+X&  
U_}A{bFG  
八. 中期总结 sAD P~xvU  
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)Xs L  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 W]yClx \  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 _]D#)-uv}C  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ;4/dk_~p]  
D"x$^6`c}  
F@K*T2uh  
q ~Q)'*m  
,JQxs7@2k  
0n<(*bfW  
九. 简化 w^due P7J  
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。 $uFh$f  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Q{l*62Bx  
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: v<7Gln  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 D _bkUR1  
  +-*/&|^等 +{C9uY)$vf  
2. 返回引用。 #[U 9(44,  
  =,各种复合赋值等 fr'huvc  
3. 返回固定类型。 Hr<C2p^a  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) -wf RR>)d  
4. 原样返回。 io9xI3{  
  operator, 16[-3cJ T  
5. 返回解引用的类型。 `Ge+(1x  
  operator*(单目) jqX@&}3@  
6. 返回地址。 >Z2,^5P{  
  operator&(单目) /\-2l+y>J  
7. 下表访问返回类型。 =,C9O  
  operator[] 3u?`q%Y-e  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 y3KcM#[  
  operator<<和operator>> ra9cD"/J &  
s=nVoc{Yt  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ,h@R' f !  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: mP)3cc5T  
{KU.  
template < typename Left > r{q}f)  
struct value_return Q9yGQu  
  { _Vo)<--+I  
template < typename T > 'Wf?elB+  
  struct result_1 1A?\BJ"  
  { 5U)ab3 :  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; }#ep}h  
} ; #j^('K|  
9b"9m*gC  
template < typename T1, typename T2 > `s>UU- 9  
  struct result_2 4{*tn"y  
  { |ilv|UV  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; XJ:>UNf5;  
} ; q4 Oxs  
} ; 7ZV~op2Q  
up3?$hUc.  
T}n}.JwU  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait J+}+ "h~.  
{ywXz|TP  
下面我们来剥离functor中的operator() (@KoqwVWc  
首先operator里面的代码全是下面的形式: |%'6f}fnE  
tIGVB+g{F  
return l(t) op r(t) w\o)bn  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) + %MO7vL  
return op l(t) (Pk"NEP   
return op l(t1, t2) aJ5H3X}Y  
return l(t) op c7+Djqs  
return l(t1, t2) op ]3O 4\o  
return l(t)[r(t)] e~+(7_2  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] d)04;[=  
`%t$s,TiP  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 4?>18%7&  
单目: return f(l(t), r(t)); I!$jYY2  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Ic[}V0dk  
双目: return f(l(t)); 49+ >f  
return f(l(t1, t2)); p{ @CoOn  
下面就是f的实现,以operator/为例 mVv\bl?<  
G}!7tU  
struct meta_divide 6o=qJ`m[?  
  { xH_A@hf;  
template < typename T1, typename T2 > Lh8bQH  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) =ze FK_S!  
  { %6NO0 F^  
  return t1 / t2; . ]o3A8  
} <`R|a *  
} ; \!+-4,CbZY  
[ME}Cv`?<E  
这个工作可以让宏来做: u\{qH!?t  
]Q6+e(:~ZH  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ .e`,{G(5q7  
template < typename T1, typename T2 > \ .q0218l:dF  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; .O5LI35,  
以后可以直接用 r-RCe3%g%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) w=f0*$ue+w  
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 tmO;:n<N  
(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。。。) eecw]P_?  
$hG;2v  
I86e&"40  
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 t6'61*)|0  
?mH@`c,fM  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > jW-;4e*H=V  
class unary_op : public Rettype )Vwj9WD  
  { JN9^fR09G  
    Left l; n?'d|h  
public : [096CK  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} x}tKewdOSe  
=2^Vgc  
template < typename T > I"Q#IvNw  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a @6^8B?w;  
      { ZlthYuJ  
      return FuncType::execute(l(t)); Q`H# fS~  
    } ?VFM ]hO  
>|wKXz  
    template < typename T1, typename T2 > y L*LJ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 12idM*  
      { H76E+AY  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); }o-|8P:Y  
    } Xo2^N2I  
} ; A#<vG1  
$Axng J c  
 cp$.,V  
同样还可以申明一个binary_op EPc!p>  
,{?wKXJ}L!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > H{ZLk,  
class binary_op : public Rettype L >SZgmV+  
  { 5v"Y\k+1  
    Left l; _-n Y2)  
Right r; x_yF|]aI!  
public : A:/}`  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} hQXxG/yFm  
/ T ,zZ9=  
template < typename T > z VdKYs i^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VsEGX@;tO  
      { x8Q~VVZr  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); l$F_"o?&S@  
    } l{8CISO*  
Sa Cx)8ul0  
    template < typename T1, typename T2 > .>P~uZiX!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QV0M/k<'  
      { qk&gA}qF  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); g^jJ8k,7(  
    } oew|23Ytb  
} ; iAK/d)bq  
5:c;RRn  
L/BHexOB  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 KGu= ;  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 `mrCu>7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) +$PFHXB  
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,Ty=:qm*  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! q-YL]PgV  
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。。。 GA\2i0ow  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 |~eY%LB  
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) Uj,g]e 8e  
下面是修改过的unary_op v;Es^ YI  
>PIPp7C  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > !3h{lE B  
class unary_op k52QaMKa~A  
  { `_GO=QQ  
Left l; QWw"K$l  
  ;u,rtEMy;  
public : _%%yV  
FuuS"G,S  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} %*jGim~s  
`gI~|A4  
template < typename T > &mcR   
  struct result_1 "qS!B.rt:  
  { jn^fgH ?  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Oxv+1Ub<Dv  
} ; G,]z (%  
bE d?^h  
template < typename T1, typename T2 > zks#EzQ  
  struct result_2 ;, rnk-  
  { d@ZoV  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /ERNS/w  
} ; Zi/-~')E  
6 Uw;C84!  
template < typename T1, typename T2 > ^!}F%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  i S  
  { Ihg~Q4t  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); VHW`NP 5Jl  
} ,E?4f @|X  
"Hht g:  
template < typename T > 9 ZGV%Tw  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aM$=|%9/  
  { K_>/lirE?  
  return OpClass::execute(lt(t)); >ZeEX, N  
} &dRjqn^&X  
MqdB\OW&  
} ; xl8#=qmCD  
&2{]hRM  
c|lU(Tf  
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 j&CZ=?K^c  
好啦,现在才真正完美了。 q`^3ov^</  
现在在picker里面就可以这么添加了: WYLX?x  
>)^N J2Fd  
template < typename Right > < Y>3  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ,eXFN?CB  
  { (@q3^)I4  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); )[jy[[K(  
} g/#~N~&  
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。 YBvd q1  
o@3B(j;J`  
/UHp [yod  
vLDi ;  
43L|QFo  
十. bind \f"1}f  
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。 *S4aF*Qk  
先来分析一下一段例子 '#H")i  
\XS]N_}8>  
RdI} ;K  
int foo( int x, int y) { return x - y;} lsY `c"NW>  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ln#\sA?iG  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 &SmXI5>Bo0  
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。 U:n*<l-k}  
我们来写个简单的。 Ek ZjO Ci  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: wAh#   
对于函数对象类的版本: zQc"bcif5(  
k 4B_W  
template < typename Func > a5?A!k\2  
struct functor_trait L\L"mc|O  
  { +"uwV1)b"  
typedef typename Func::result_type result_type; <d"Gg/@a  
} ; f`|G]da-3o  
对于无参数函数的版本: fY_%33_I$  
TwFb%YM  
template < typename Ret > Z`s!dV]e9  
struct functor_trait < Ret ( * )() > c~+l-GIWm  
  { "w&/m}E,[  
typedef Ret result_type; O]{*(J/t  
} ; _|<BF  
对于单参数函数的版本: $<OhGk-  
ug#<LO-.Rd  
template < typename Ret, typename V1 > 2-mQt_ i  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > # X/Q  
  { E[?kGR[  
typedef Ret result_type; _{Y$o'*#I  
} ; gS$A   
对于双参数函数的版本: 4AHL3@x  
e4[) WNR  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > dy:d=Z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > _Adsq8sFW  
  { p{.8_#O%S  
typedef Ret result_type; d>!p=O`>{q  
} ; {/ &B!zvl  
等等。。。 h8 =h >W-  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Qra>}e%*  
&{W^W8,%  
template < typename Func > WZ?!!   
struct func_return bulboyA&#  
  { pjN:&#Y]  
template < typename T > V]c5 Z$Bd  
  struct result_1 }V]eg,.BJ  
  { z-@ -O  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; J+Bdz6lt  
} ; IN^_BKQt  
V@Wcb$mgk  
template < typename T1, typename T2 > |sc Uo~  
  struct result_2 <Wy>^<`  
  { U3F3((EYJ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Y6ben7j%-  
} ; zu<3^=3  
} ; Of`c`-<j  
9=$ !gC)  
=.b Y#4  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 o.^y1mH'  
#T\  
template < typename Func, typename aPicker > |+NuYz?  
class binder_1 `^##b6jH  
  { I7mG/  
Func fn; C4NRDwU|.  
aPicker pk;  (M`|'o!  
public : XP;x@I#l  
YKs4{?vw  
template < typename T > s, XM9h>P4  
  struct result_1 VPd,]]S5(  
  { A}G|Yfn  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; \+Y!ILOI  
} ; SI*^f\lu  
onl>54M^  
template < typename T1, typename T2 > |Td5l?  
  struct result_2 inF6M8 A1  
  { O3%[dR  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  r(`nt-o@  
} ; dWR1cvB(wY  
_/ Os^>R  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} >. LKct*5K  
l`gTU?<xd  
template < typename T > Fu)Th|5GZ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ($WE=biZ&  
  { qY# d+F,t  
  return fn(pk(t)); 2 F?kjg,  
} ~7SH4Cr  
template < typename T1, typename T2 > J70D+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >o[|"oLO  
  { L2|aHI1'l  
  return fn(pk(t1, t2)); }*kJ-q&0  
} _V@P-Ye  
} ; #WufZ18#  
'6zd;l9Z  
2u:4$x8  
一目了然不是么? -<W2PY<  
最后实现bind m0( E kK  
#Lka+l;L7  
i'tp1CI  
template < typename Func, typename aPicker > SRz&Nb  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) TzM=LvA  
  { 2Q ayM?k8  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); e.;M.8N#SQ  
} )U(u>SV(\  
^7u#30,}3~  
2个以上参数的bind可以同理实现。 (5`T+pAsV  
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。 N z~" vi(t  
AcC8)xRpk4  
十一. phoenix /f3m)pT  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: #`/QOTnm2c  
`Q%NSU?  
for_each(v.begin(), v.end(), |E|6=%^  
( SS8ocGX  
do_ 3"rkko?A  
[ Z> 74.r  
  cout << _1 <<   " , " p`>d7S>"  
] QN G&  
.while_( -- _1), *fhX*e8y  
cout << var( " \n " ) _t-7$d"  
) f a5]a  
); OFy,B-`A{  
a %K}j\M  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: )HVcG0H1  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor \Ph7(ik  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 C\Ayv)S #2  
那么我们就照着这个思路来实现吧: pm]fQ uq  
@"8R3BN  
;<-7*}Dj  
template < typename Cond, typename Actor > rn" pKUd  
class do_while \P?A7vuhLs  
  { 3N< & u   
Cond cd; }kPVtSQ  
Actor act; ;CmOsA,1  
public : !N~*EI$  
template < typename T > nem@sB;v#  
  struct result_1 L[C*@ uK  
  { gq4 . d  
  typedef int result_type; DuNcX$%%  
} ; r95zP]T  
Z.Pi0c+  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} }gCHQ;U7`  
Lt>7hBe"  
template < typename T > fNoR\5}!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fIyPFqf7w)  
  { ~@fR[sg<  
  do d=F-L  
    { `K?1L{p'4  
  act(t); ~B_ D@gV|  
  } _!:@w9  
  while (cd(t)); Efr&12YSS  
  return   0 ; >L[lV_M_>  
} _A-V@%3  
} ; 6%?A>  
\dV Too  
&jm[4'$ *z  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). JEHK:1^  
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。 qG9qN.|dC  
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。 ma]? )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。 0Hcbkep9D  
下面就是产生这个functor的类: n\= (S9  
2 sSwDF  
oh\1>3,Ns  
template < typename Actor > Bp3L>AcVu  
class do_while_actor SDc" 4g`  
  { 9^zx8MRXd  
Actor act; t!jwY/T  
public : V2<i/6~  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} >&hX&,hG  
m2b`/JW  
template < typename Cond >  cht  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 3h&bZ  
} ; a8JN19}D  
kF-TG3  
fn1pa@P  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 s.y}U5Ty?P  
最后,是那个do_ g1qi\axm  
8]C1K Zs  
J@` 8(\(  
class do_while_invoker }n95< {  
  { p&5S|![\  
public : JZ K7uB,X  
template < typename Actor > xG%*PNM0q  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const F+*Q <a4  
  { %6]\^  
  return do_while_actor < Actor > (act); 4oJ$dN  
} +/q0Y`v  
} do_; yW> RRE;  
J3&Sj{ o  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? JS7dsO0;  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 (C\r&N  
最后来说说怎么处理break和continue *?N<S$m  
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。  !!+Da>  
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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