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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda :z} _y&]  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 xFm{oJ!]&  
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, ?*R^?[  
?3TK7]1V:  
(bFWT_CChz  
KO]?>>5S6  
  class filler l6B^sc*@  
  { gqdB!l4  
public : K aQq[a  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} :y-0qz D?  
} ; &Y>~^$`J  
 mz VuQ  
A[ECa{ v  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 2V2x,!  
"">fn(  
%cr]ZR  
W3V{Xk|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); LYy:IBI7_  
T3t~=b>&L  
)Kk(P/s  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Fma`Cm.  
mf;^b.mKh  
h [|zs>p  
FP'u)eU&3  
二. 战前分析 SeZT4y*=  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 tD~PvUJ  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ^z%o];  
E #{WU}  
i3 l #~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [mB(GL  
  /* --------------------------------------------- */ rxgVT4  
vector < int *> vp( 10 ); [rUh;_b\D  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); X |1_0  
/* --------------------------------------------- */ Xk&F4BJQk<  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); /romTK4  
/* --------------------------------------------- */ "'}v0*[  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); f0mH|tI`  
  /* --------------------------------------------- */ +ptF-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ;+ C o!L  
/* --------------------------------------------- */ IQlw 914  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 3dxnh,]&@  
yrE,,N%I  
F'UguC">  
Dmm r]~  
看了之后,我们可以思考一些问题: ,+NE:_  
1._1, _2是什么? tgvpf /cQ  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 bco[L@6G$  
2._1 = 1是在做什么? @RoRNat  
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。 0(hv#C4  
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。 orQV'  
n<%=~1iY+  
*t?~)o7  
三. 动工 6N %L8Q  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: SZK)q   
4gv.E 0Fo  
^iV`g?z  
d#vS E.&  
template < typename T > 3!"b guE  
class assignment +J o 3rX'`  
  { Vyq#p9Q  
T value; |?2 hml  
public : i!.I;@  
assignment( const T & v) : value(v) {} Wlr&g xZ  
template < typename T2 > ET,0ux9F  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } %Vw|5yA4  
} ; BDm88< ]  
[V2omSZo  
r(,= uLc  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 da9*9yN  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment (pT(&/\8  
co$Hi9JE  
yBPt%EF  
}rKJeOo^x?  
  class holder  \8>  
  { 0\EpH[m}-  
public : bRK CY6  
template < typename T > wuBlFUSg  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const z<yNG/M1>U  
  { ?ae[dif  
  return assignment < T > (t); v9t4 7>V  
} ^)9MzD^_nV  
} ; .# !'c  
Nl$gU3kL  
;o-\.=l  
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: TbKP8zw{  
"}'8`k+d  
  static holder _1; g+>=C   
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ;gxN@%}@  
H})Dcg3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); i14[3bPLk!  
而不用手动写一个函数对象。 7x[LF ^o  
( Lok  
\A'|XdQ  
 !fQJL   
四. 问题分析  .6O52E  
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。 H )BOSZD  
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。 97qtJ(ESI  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 5"-una>D  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 } * ?n?'  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 &\J?[>EJ.  
V-D}U$fw  
五. 问题1:一致性 Sk6b`W7$  
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?| ;mf4 U85  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 %XEKhy  
0On? {Bw  
struct holder !G)mjvEe  
  { /~o7Q$)-b  
  // "*Lj8C3|n  
  template < typename T > 8 3z'#  
T &   operator ()( const T & r) const 5u2{n rc  
  { XKz;o^1a^  
  return (T & )r; )z2|"Lp  
} lv<iJH\  
} ; .-SDo"K.h  
^%\)Xi  
这样的话assignment也必须相应改动: Xt</ -`  
'GEBxNH:  
template < typename Left, typename Right > Ujce |>Wn  
class assignment `3 f_d}b  
  { ,{.zh&=4  
Left l; U0NOU#  
Right r; w)45SZ.  
public : [D*J[?yt  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +3M$3w{2  
template < typename T2 > eV[`P&j_C  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } P'a0CE%  
} ; Wmzq  
!1ML%}vvB,  
同时,holder的operator=也需要改动: cZNi~  
pwJ'3NbS  
template < typename T > ZWf-X  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const q*~gWn>T  
  { k_,MoDz  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 5h_<R!jA  
} !UBy%DN~k  
jP1$qhp  
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。 O0@w(L-  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 6eOrs-ty  
mND XzT&  
return l(rhs) = r; YS]>_  
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。 aQ(`6DQv  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Z} c'Bm(  
_LJ5o_-N  
template < typename Tp >  uY.=4l  
class constant_t v#RW{kI  
  { 285_|!.Y  
  const Tp t; /SnynZ.q  
public : mgy"|\]  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} R;H?gE^m-  
template < typename T > 1a<]$tZk  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const J__;.rnk  
  { "e~k-\^Y  
  return t; S3SV.C:z>  
} 'I&|1I^  
} ; RS'} nY}  
cvKV95bn  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 1s Br.+p  
下面就可以修改holder的operator=了 D+f'*|  
o:_^gJ+|  
template < typename T > sT)6nV  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ,VAp>x+O  
  { . 3Gn ZR,L  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Q(lku"U'  
} BR;QY1  
%m oJF1  
同时也要修改assignment的operator() pJd0k"{  
\;-qdV_JB  
template < typename T2 > ;SfNKu  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } c\M#5+1j  
现在代码看起来就很一致了。 6^Ph '  
{]=v]O |,  
六. 问题2:链式操作 IQT cYl  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 3=Z<wD s  
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。 {] O`g G  
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。 ,:^ N[b   
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。 x Y| yI>  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct \3r3{X _<`  
IeVLn^?+:  
template < typename T > JL.5QzA  
struct result_1 x"vwWJNQ  
  { z+jh ;!i  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; tG/1pW  
} ; Mec{_jiH&D  
8 4z6zFv?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: 2 #KoN8%  
-&imjy<  
template < typename T > F<5nGx cC  
struct   ref " 9qp "%  
  { tVunh3-  
typedef T & reference; :y\09)CJK  
} ; S."7+g7Ar  
template < typename T > wy''tqg6  
struct   ref < T &> ` K w7"  
  { Y~az!8j;Z  
typedef T & reference; Id %_{),HX  
} ; }&1Iyb  
*wwhZe4V  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: y?>#t^  
27>a#vCT  
template < typename T > va5FxF*%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const =N_,l'U\^  
  { 9RxO7K  
  return l(t) = r(t); "IG+V:{ou  
} \OcMiuw  
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。 ^/*KNnAWp  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Y;,Hzmbs6w  
l)Zs-V!M^\  
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 NY@"&p'Q  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: "x&3Z@q7  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ?vu_k 'io  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 >Rt9xP  
最后的布局是: t^.'>RwW|  
                Add )Pli})   
              /   \ M-Y0xWs  
            Divide   5 }~Q5Y3]#~  
            /   \ 5[4Z=RP  
          _1     3 XrS\+y3  
似乎一切都解决了?不。 L,~MicgV  
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。 ^uW%v2  
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。 f jI#-  
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: Wr>(#*r7q  
pCC7(Ouo  
template < typename Right > 9= V>f )R  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const dv7<AJ  
Right & rt) const m"4B!S&Fc(  
  { Pdw#o^Iq^  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4<.O+hS  
} r~8;kcu7  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Uki9/QiX>  
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。 8Bpip  
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。 .^[_ V  
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。 .$ Bwb/a  
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。 %9o+zg? RJ  
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? M^6$ MMx  
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: 1zjaR4Tf  
Ax!Gu$K2o  
template < class Action > kZVm1W1  
class picker : public Action iq6a|XGi  
  { xMI+5b8  
public : 0Q~@F3N-\>  
picker( const Action & act) : Action(act) {} O"*`'D|hK  
  // all the operator overloaded t};~H\:  
} ; TJaeQqob  
sS!w}o2X  
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。 $ [7 Vgs  
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: k=/eM$":  
g{>^`JtP  
template < typename Right > 5+P@s D  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const H{V)g  
  { VXm[-  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); wqD5d   
} \iU]s\{).  
Pl+xH%U+?  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 6:?rlh  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 )"`!AerJ  
4:mCXP,x  
template < typename T >   struct picker_maker |NrrTN?>  
  { 0xpx(T[  
typedef picker < constant_t < T >   > result; TfRGA (+#  
} ; ^Y04qeRd  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Ht[{ryTxu  
  { :?CQuEv-  
typedef picker < T > result; Y ?'tUV  
} ; &Un6ay  
PuXUuJx(  
下面总的结构就有了: :Q@)*kQH  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 /smiopFcq  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 G> \T bx  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 LdTdQ,s<  
至此链式操作完美实现。 wAYB RY[  
C+%K6/J(  
lIf(6nm@  
七. 问题3 ^0tw%6:  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 @Bs0Avj.  
4h|dHXYZ  
template < typename T1, typename T2 > otr>3a*'  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B@t'U=@7  
  { "tu*YNP\Q  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 5Qa zHlJ  
} :0 ^s0l  
5j^NV&/_  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: C3VLV&wF  
:b/jNHJU  
template < typename T1, typename T2 > ~xyw>m+o.  
struct result_2 v6uxxsI>Hm  
  { ;(6P6@+o  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; *P2[qhP2  
} ; |n6Eg9  
x &=9P e(  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 8#LJ*o  
这个差事就留给了holder自己。 SH8/0g?  
    ^J x$t/t  
XnUO*v^]  
template < int Order > ULBg {e?l8  
class holder; "5!BU&   
template <> .g% Y@r)=5  
class holder < 1 > Hl7:*]l7b  
  { 0ys~2Y!eH  
public : 1 W'F3  
template < typename T > oq;'eM1,.  
  struct result_1 Ya Y8 `M{  
  { .T.5TMiOSq  
  typedef T & result; $.K?N@(W  
} ; IFuZ]CBz  
template < typename T1, typename T2 > H:S,\D?%2x  
  struct result_2 <@, $hso7:  
  { K7`YJp`i  
  typedef T1 & result; P $ >`  
} ; ?tYpc_p#  
template < typename T > UAYd?r  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :w-`PY J%G  
  { Jb(Y,LO^  
  return (T & )r; sR_xe}-  
} WDx Mo`zT  
template < typename T1, typename T2 > ?Zcj}e.r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \pY^^ l*  
  { -50AX1h31:  
  return (T1 & )r1; ;Zut@z4\  
} JlZ0n;  
} ; jO'|mGUM  
]tt} #  
template <> ?m"|QS!!K  
class holder < 2 > LSd*| 3E}n  
  { 8cVzFFQP  
public : 5EeDHsvV9  
template < typename T > yA7 )Y})>  
  struct result_1 5lmO:G1  
  { H\G{3.T.9  
  typedef T & result; &__DJ''+  
} ; /"#4T^7&  
template < typename T1, typename T2 > (ku5WWJ  
  struct result_2 ;vp\YIeX1  
  { SUdm 0y  
  typedef T2 & result; >Da~Q WW|  
} ; M##';x0  
template < typename T > e!x6bR9EZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {aj/HFLNY  
  { %c/^_.  
  return (T & )r; %:u[MBe,  
} )]Ti>RO7  
template < typename T1, typename T2 > s#-eN)1R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const t#~?{i@m  
  { F@vbSFv)/  
  return (T2 & )r2; Cmd329AH  
} R p.W,)i  
} ; %|"Qi]c d  
r%=[},JQ  
_p}xZD\?,  
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> >。 E5G{B'%j  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: VWf %v  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: /iM$Tb5  
79 Bg]~}Z  
return l(i, j) = r(i, j); ?y7w}W  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 3<(q }  
>Hwc,j q  
  return ( int & )i; LtKB v 4  
  return ( int & )j; tIZ~^*'  
最后执行i = j; :@. ;  
可见,参数被正确的选择了。 WS0JS'  
TT}]wZ  
T] | d 5E  
+]!lS7nsW  
\2!!L=&4G  
八. 中期总结 ;#anZC;  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: <+]f`c*Z  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 s: |M].  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 3fkk [U  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor FLr ;`3  
_N#&psQzw  
vK$^y^  
2V gP  
j F5Blc  
(.X]F_ *sc  
九. 简化 =nxKttmU0  
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。 tJD] (F  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 *i%quMv  
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: Jh@_9/?  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 g1[&c+=U`P  
  +-*/&|^等 9K"JYJ q2  
2. 返回引用。 z@h~Vb&I  
  =,各种复合赋值等 80hme+e  
3. 返回固定类型。 H5xzD9K;/C  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) yI8tH!  
4. 原样返回。 Oh!(@  
  operator, ~brFo2  
5. 返回解引用的类型。 ]H[8Z|i""  
  operator*(单目) [_!O<z_sB  
6. 返回地址。 Vz:_mKA  
  operator&(单目) tk?UX7F  
7. 下表访问返回类型。 p^QZq>v  
  operator[] M?@p N<|  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 _m'ysCjA  
  operator<<和operator>> fE;Q:# Z.  
8A2 z 5Aa  
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。 "> 90E^  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: t1i(;|8|  
[xaisXvI4  
template < typename Left > L\  j:  
struct value_return wGLF%;rRe4  
  { f(Hu {c5yV  
template < typename T > SI-X[xf  
  struct result_1 eBcJm  
  { JOfV]eCL  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; k W-81  
} ; FC>d_=V  
#g v4  
template < typename T1, typename T2 > {NQo S"  
  struct result_2 49h0^;xlo:  
  { ef]B9J~h  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; w6zB Vi  
} ; ?U9/fl  
} ; lOerrP6f(  
bhg}-dto  
2{o10 eL  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait z hsx &  
`deY i2z  
下面我们来剥离functor中的operator() R]L2(' B  
首先operator里面的代码全是下面的形式: sdr.u  
Xr_pgW|  
return l(t) op r(t) +_mr  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) rla:<6tt  
return op l(t) XAD3Z?  
return op l(t1, t2) la, h  
return l(t) op iuAq.$oi{  
return l(t1, t2) op Rlw3!]5+2  
return l(t)[r(t)] Z^_>A)<s<  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] &3DK^|Lq  
km 5E)_]  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Ci\? ^  
单目: return f(l(t), r(t)); ~j& ?/{7I  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Pes =aw  
双目: return f(l(t)); 'mV:@].le  
return f(l(t1, t2)); q627<  
下面就是f的实现,以operator/为例 e}"wL g]  
A 7Y_HIo  
struct meta_divide -!dQ)UEP  
  { (F&YdWe:  
template < typename T1, typename T2 > =,:K)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) BKb<2  
  { #PAU'u 3{/  
  return t1 / t2; (!</%^ZI  
} \E hr@g  
} ; Yj8&  
dY'Y5Th~  
这个工作可以让宏来做: JvJ;bFXD  
qgexb\x\4  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ J/kH%_ >Ir  
template < typename T1, typename T2 > \ o# {#r@,i  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; kL;t8{n  
以后可以直接用 {ymb\$f  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) r{ @ `o@q  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 K H}t:m+h  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) uPDaq ]A  
VS`Z_Xn  
gCV rC  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 0wvU?z%WK  
JDhwN<0R  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9d\N[[Vu]R  
class unary_op : public Rettype L82NP)St  
  { x# 8IZ  
    Left l; x[Q&k[xV  
public : g :i*O^c @  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} t)(v4^T  
1t2cY;vJ  
template < typename T > :,YLx9i>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RV92qn B  
      { wE2x:Ge:  
      return FuncType::execute(l(t)); #W5Yw>$  
    } /(zB0TEd  
D_ ug-<QT  
    template < typename T1, typename T2 > 3"tg+DncC  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3- )kwy6L  
      { 9::YR;NY  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); B;c=eMw  
    } *vs~SzF$  
} ; #pa\ 2d|  
8S=c^_PJ  
e7|d=W  
同样还可以申明一个binary_op sZm^&h;  
4vGbG:x  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > H%T3Pc  
class binary_op : public Rettype )"~=7)~<^  
  { V"g~q?@F  
    Left l; R `Q?J[e  
Right r; u'Pn(A@1R  
public : _z%\'(l+  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /Mx CvEE  
Te}IMi:  
template < typename T > W_D%|Ub2X  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k>-'AWH^v  
      { hvcR.f)C>  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); buc*rtHfA  
    } |wJ),h8/  
6#-Z@fz%  
    template < typename T1, typename T2 > cJV!> 0ua  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ULrbQ}"cva  
      { %w@ig~vD'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ASM1Y]'Z  
    } .lG +a!)  
} ; _!;\R7]  
%\_h7:  
J{x##p<F$  
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 cuNq9y;[  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 >rRjm+vg  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) )#mW7m9M#  
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。 !$XO U'n  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! G`WzJS*}v  
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。。。 #nDL  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 5Wl,J _<F  
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) (ai72#nFtb  
下面是修改过的unary_op C64eDX^  
-%N}A3m!5  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > wEv*1y4  
class unary_op rl41# 6  
  { a6 * Y%?  
Left l; {cX7<7N  
  B8>FCF&}E  
public : 2nYiG)tg  
"$4hv6 s  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} GdL4|xv  
3XBp6`  
template < typename T > GMt)}Hz  
  struct result_1 7TR' zW2W  
  { ZS|Z98  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,Zr  YJ<  
} ; WVsK rFZT  
)/ n29]  
template < typename T1, typename T2 > 0-lPhnrp  
  struct result_2 n *Q4G}p  
  { W>VAbm  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0L 7@2|a0  
} ; 0n7HkDo  
^M"HSewo  
template < typename T1, typename T2 > n9wj[t1/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F BE @pd  
  { ?|gGsm+  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); WMRYT"J?N]  
} 8UlB~fVg  
.Wd.) ^?  
template < typename T > E)RI!0Ra  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const   -kV|  
  { )lE3GDAPgZ  
  return OpClass::execute(lt(t)); _TV2)  
} ,2E`:#$  
lxr@[VQ  
} ; U_.n=d~B  
/{49I,  
Z={UM/6w  
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 IZzhJK M1V  
好啦,现在才真正完美了。 wV]sGHuF}  
现在在picker里面就可以这么添加了: Z&BM%.NZJ  
X*43!\  
template < typename Right > /QM0.{Ypl  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Fwg#d[:u  
  { !tm|A`<g#<  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); =kyJaT^5[  
} O[3q9*(  
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。 a-SB1-5jf  
2M!+gk=+  
I67k M{V  
zDKLo 3:  
)^V5*#69D  
十. bind E5v|SFD  
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。 Xd90n>4S  
先来分析一下一段例子 l;"ub^AH  
pIM*c6  
Oct\He\.  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 4Xa.r6T_N=  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 @#G6z`,  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 '33Yl+h  
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。 KE }o  
我们来写个简单的。 ]QjXh >  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: a @yE:HU  
对于函数对象类的版本: )&g2D@+{  
9`hpa-m@  
template < typename Func > \H"/2o%l")  
struct functor_trait Oi+Qy[y2  
  { Y)@oo=oG  
typedef typename Func::result_type result_type; =[v2   
} ; B' P,?`  
对于无参数函数的版本: b tr x?k(  
1o"y%*"  
template < typename Ret > 38zR\@'j]4  
struct functor_trait < Ret ( * )() > :y<Cd[/  
  { <S:,`v&Z  
typedef Ret result_type; hO:)=}+H  
} ; =6L :I x  
对于单参数函数的版本: ^D>/wX\u  
{H~8'K-  
template < typename Ret, typename V1 > FRs|!\S=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > +c~O0U1  
  { 2J>A;x_?  
typedef Ret result_type; n57c^/A*  
} ; Hzk1LKsT#  
对于双参数函数的版本: Wb*T   
r!-L`GUm  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Ugee?;]lu  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ^5^ zo~^o  
  { TZ`]#^kU  
typedef Ret result_type; p~k`Z^ xY$  
} ; &B{Jxc`VA  
等等。。。 reD[j,i&t.  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy &?uzJx~  
s\n,Z?m  
template < typename Func > yE!7`c.[u  
struct func_return Xs#?~~"aC  
  { gFH;bZU  
template < typename T > V2<k0@y  
  struct result_1 _bvtJZ3i  
  { SIyS.!k>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; HY%6eUhj  
} ; PN)TX~}  
4w3V!K8  
template < typename T1, typename T2 > ]h`E4B  
  struct result_2 .DM1Knj  
  { A~ %g"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :\ON+LQr  
} ; 8B% O%*5`  
} ; k(w9vt0?  
RvgAI`T7$  
=*U%j  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 mF$jC:Tb  
d/-0B<ts  
template < typename Func, typename aPicker > @)!1#^(}%  
class binder_1 #L)4 |  
  { 6:7:NIl:  
Func fn; h&^/, G  
aPicker pk; )H=[NB6J8  
public : 'f$?/5@@  
dBi3ZC AF  
template < typename T > S+bWD7  
  struct result_1 CUTEp/+  
  { } cH"lppX  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; .k?hb]2N  
} ; t]YLt ,  
Ltq*Vcl\  
template < typename T1, typename T2 > |Jx2"0:M  
  struct result_2 3M>FU4Ug2  
  { 1.cUol nr  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; MHzsxF|  
} ; c#4ZDjvm6  
w7]p9B  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} [.yx2@W  
PrYWha=c-  
template < typename T > @"#gO:|[i0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2 3XAkpzp$  
  { 1:~m)"?I_^  
  return fn(pk(t)); p<^/T,&I  
} f<t*#]<  
template < typename T1, typename T2 > ^9m]KEucd7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ee?K|_\${  
  { OM&\Mo  
  return fn(pk(t1, t2)); MRY)m@*+6  
} 5|B(K @<  
} ; 2 ShlYW@~  
~bm2_/RL  
$>*/']>  
一目了然不是么? `^4>^  
最后实现bind nm%4L  
H]n0JG9K  
J&0wl]w|O%  
template < typename Func, typename aPicker > Ga/\kO)x_  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) '_yk_[/  
  { e+=G-u5}-  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); RBp(dKxM$w  
} :!*;0~#  
uu46'aT  
2个以上参数的bind可以同理实现。 yl]Cm?8  
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。 Ss#{K;  
JqV<A3i  
十一. phoenix t2%bHIG}  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Nv$gKC6 ,G  
0:(dl@I)@  
for_each(v.begin(), v.end(), a(t<eN>b!  
( sOtNd({  
do_ 6W#F Ss~  
[ ]KV8u1H>  
  cout << _1 <<   " , " di P4]/%1  
] /JY ph^3][  
.while_( -- _1), ^eT>R,aB  
cout << var( " \n " ) ,Z\,IRn  
) \?]HqPibx  
); *V<2\-  
,IX4Zo"a  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: FO)nW:8]  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor LRlk9:QD>  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ^V;lZtZ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Ognq*[om  
W&q5cz  
^xu)~:} i  
template < typename Cond, typename Actor > JdNPfkOF  
class do_while _( A +_|  
  { B qiq  
Cond cd; Ta5iY }  
Actor act; -tdON  
public : cLk+( dn  
template < typename T > Tee3U%Y  
  struct result_1 sf&K<C](  
  { lNnbd?D8  
  typedef int result_type; .Im+()b&&  
} ; u KdX4  
T{J`t*Ym  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} )RKhEm%Vr2  
2o7C2)YT$  
template < typename T > ) o(F*v  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |N3 Co B  
  { g,]5&C T3v  
  do -VT?/=Y s  
    { d:WhP_rK9  
  act(t); +o70: UF%  
  } *:\9 T#h  
  while (cd(t)); `pS)q x.a  
  return   0 ; YY>Uf1}*9  
} #a>!U'1|  
} ;  G6ES]  
p:n^c5  
TVh7h`Eg  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). :s985sEv  
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。 [ :(M<u`y>  
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。 F[giq 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。 D`@U[`Sw  
下面就是产生这个functor的类: g<5Pc,  
[ESs?v$  
e<wj5:M|  
template < typename Actor > dM$G)9N)K  
class do_while_actor ?mUu(D:7D  
  { w)>z3L m  
Actor act; ![C $H5  
public : xb_:9   
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} a^1c _  
I*ni)Px  
template < typename Cond > rKO*A7vE  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; %QZ!Tb  
} ; <"P '"SC  
S; <?nz3  
3@bjIX`=H  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ]xeyXw84k  
最后,是那个do_ LjAIB(*  
&_^<B7aC'k  
W{/z-&  
class do_while_invoker FPFYH?;$  
  { C)kQi2T  
public : eBKIdR%k  
template < typename Actor > ;5_S  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const wx 'Tv  
  { ty=?SZF  
  return do_while_actor < Actor > (act); 2g545r.  
} \<>%_y'/)h  
} do_; Hmd:>_[f  
+W4g:bB1  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? }&hgedx  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 "x^bl+_"  
最后来说说怎么处理break和continue zUu>kJZ  
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。 -+Dvyr  
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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