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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda n7i;^=9 mM  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 3+u11'0=t  
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, / *Z( ;-  
T3u%V_  
}\|$8~  
Lfx&DK !  
  class filler qXR>Z=K<  
  { 5rRYv~+  
public : M&Sjo' ( .  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} h`-aO u  
} ; C|5eV=f)P  
lsU|xOB  
MLtfi{;LH  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: jY-{hW+r  
6AKH0t|4  
u3(zixb  
Q@6OIE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); P6&@fwJ<  
zGHP{a1O7  
j!B+Q  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ;g?oU "YM  
JOS,>;;F4  
{1li3K&0s  
><}FyK4C  
二. 战前分析 &?f{.  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 cW4:eh  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 0(VAmb%{  
GKu@8Ol-wu  
&Ey5 H?U!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -'QvUHL|  
  /* --------------------------------------------- */ ~ J^Gzl  
vector < int *> vp( 10 ); !FX0Nx=oi  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 1q]V/V}  
/* --------------------------------------------- */ 5, R\tJCK  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); }]$%aMxy T  
/* --------------------------------------------- */ kngkG|du  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); }26?bd@e`  
  /* --------------------------------------------- */ \`}Rdr!p%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); k"Y9Kc0XoU  
/* --------------------------------------------- */ U']DB h  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); |&eZ[Sy(=l  
*&9_+F8ly  
<e-9We."  
Qu,W3d  
看了之后,我们可以思考一些问题: Y!c RzQ  
1._1, _2是什么? ``kiAKMy  
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。 h}k&#X)7  
2._1 = 1是在做什么? lM`M70~  
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。 f=]+\0MQ  
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。 Pc#8~t}2  
Ox7v*[x'  
"aIiW VQ  
三. 动工 td%]l1  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: JV(qTb W  
FivgOa  
6d&dB  
@GDe{GG+  
template < typename T > )8VrGg?  
class assignment @]P#]%^D2  
  { 3}e-qFlV8,  
T value; Y f:xM>.%  
public : };6[Byf  
assignment( const T & v) : value(v) {} nAPSs]D  
template < typename T2 > {R%v4#nk  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Kmc*z (Q  
} ; ~Mbo`:>(4v  
NBEcx>pma  
1wP#?p)c  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 u>o<u a p  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment s\y+ xa:  
Z 6KM%R  
2 eo]D?}  
R_ymTB}<t(  
  class holder ^ cpQ*Fz  
  { 7ZarXv z  
public : 4scY 8(1  
template < typename T > MkgeECMf  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const mz$)80ly  
  { /\34o{  
  return assignment < T > (t); EvSo|}JA[  
} t0h @i`  
} ; nI7G"f[%r;  
Sm-gi|A  
#=C!Xx&  
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: ^kJ(bBY  
.l5y+a'  
  static holder _1; .RF ijr  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 VM=A#}  
uJ<n W%}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); lVF}G[B  
而不用手动写一个函数对象。 "#1KO1@G  
e/hA>  
f'&30lF  
]S;^QZ  
四. 问题分析 C#{s[l\]  
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。 nAIV]9RAZ%  
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。 29{Ep   
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 0,$eiY)u$  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ~2u~}v5m7  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 1AMxZ (e  
9RA~#S|(T  
五. 问题1:一致性 ~,[-pZ <  
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?| :U;n?Zu S  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Y~z3fd  
Ua0fs|t1v  
struct holder '-C%?*ku  
  { s jl(  
  // +e VWTRG  
  template < typename T > _~~:@fy  
T &   operator ()( const T & r) const wJ#fmQXKJ5  
  { WqQAt{W/<  
  return (T & )r; &j=Fx F9o  
} n7-|\p!xP6  
} ; z H$^.1  
jZwv !-:  
这样的话assignment也必须相应改动: /g$cQ=c  
yF2|w=!  
template < typename Left, typename Right > tg =ClZ-  
class assignment Y'K+O  
  { t8SvU  
Left l; ]^aOYtKX  
Right r; /zxLnT; 5  
public : dJyf.VJ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} X*f#S:kiNU  
template < typename T2 > 6zv-nMZc  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 6&,n\EXF  
} ; me-Tv7WL  
.Ukejx  
同时,holder的operator=也需要改动: | e{F;8  
 l Ozi|  
template < typename T > zgre&BV0q  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const obA}SF  
  { Cka&b  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); .*N]SbU<8  
} t!}QG"ma  
#?=?<"*j  
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。 yTt,/+I%gJ  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 \l)Jb*t  
EFpV  
return l(rhs) = r; $ZnLYuGb  
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。 Pn?Ujjv  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: *B<Ig^c  
7oUecyoj  
template < typename Tp > kp F")0qr  
class constant_t %LI[+#QE  
  { z}Y23W&sX  
  const Tp t; 3B*b d  
public : 5Bwr\]%$P  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} /~sNx  
template < typename T > !~sgFR8W  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const k55s-%Ayr  
  { OYnxEdo7  
  return t; o>Fc.$ngZ  
} RWyDX_z#<  
} ; Vo1,{"k  
s?-@8.@  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ]oOSL=~c  
下面就可以修改holder的operator=了 x? 10^~R  
M1nH!A~o  
template < typename T > V2Iq k]V%y  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ~!V5Ug_2  
  { =f48[=  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 9E`WZo^.  
} LWH(b s9U  
8bf_W3  
同时也要修改assignment的operator() qDSZ:36  
ENx1)]  
template < typename T2 > C8^h`B9z&I  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } r'|Vz*/h  
现在代码看起来就很一致了。 d6(R-k#B  
FYOQ}N  
六. 问题2:链式操作 Bh` Y?S  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 F_ ^)zss  
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。 0`WjM2So  
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。 cy_'QS$W   
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 K)ZW1d;  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct h?Y->!'  
11"- taWj  
template < typename T > /#<R  
struct result_1 sxG8 jD  
  { +,;"?j6<p  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; )Cas0~RM  
} ; c<k=8P   
\@\r`=WgB  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ajM3Uwnr  
a:q>7V|%$  
template < typename T > :| s  
struct   ref #'5C*RO  
  { egXHp<bqw  
typedef T & reference; `EBI$;!  
} ; g4eEkG`XTS  
template < typename T > 5{zmuv:  
struct   ref < T &> \C{Dui) F  
  { ,0hk)Vvr3  
typedef T & reference; _DDknQP  
} ; c[IT?6J4  
`s )- lI  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: |2L|Zp&  
o"kVA;5<G  
template < typename T > `j#zwgUs  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const :D|5E>o(  
  { W?>C$_p C  
  return l(t) = r(t); [TW?sW^0  
} GgU8f0I  
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。 KF.O>c87&  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 lRk)  
g)3HVAT  
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 Vx Vpl@  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: (^{tu89ab  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 '3i,^g0?t0  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ]2_b_ok  
最后的布局是: _ww>u""B~  
                Add Za110oF  
              /   \ ~M c'~:{O  
            Divide   5 ]NEr]sc-"F  
            /   \ cD%_+@GaU  
          _1     3 S|jE1v"L  
似乎一切都解决了?不。 L2sUh+'|  
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。 o^efeI  
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。 gTM*td(~^  
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: +!~"o oQZh  
K]{x0A  
template < typename Right > |#b]e|aP  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const +nIjW;RU  
Right & rt) const < NRnE8:  
  { k#g` n3L  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); f,}(= u  
} /!i`K{  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 w=QlQ\  
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。 1u~CNHm  
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。 sk%Xf,  
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。 69"4/n7B?  
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。 u\y$<  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? GXnrVI  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ;],Js1 m  
ke)}JU^"  
template < class Action > @zC p/fo3  
class picker : public Action ?Tlt(%f  
  { u\A L`'v  
public : 7W MF8(j5  
picker( const Action & act) : Action(act) {} nb~592u  
  // all the operator overloaded U[R[VY7  
} ; Nd h  
Ql1J?9W  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 kf:Nub+h t  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: si,)!%b  
?on EqH>  
template < typename Right > 5$?)f&M  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const rJM/.;Ag  
  { b|DiU}  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); v,L@nlD]  
} T!jMh-8  
3sK^ (  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > dFl8'D  
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。 uqsVq0H  
P!yOA_)as  
template < typename T >   struct picker_maker R*`=Bk0+  
  { W9G1wU  
typedef picker < constant_t < T >   > result; E)iX`Xq|0{  
} ; xG1(vn83gq  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ri1;i= W  
  { edL sn>\*#  
typedef picker < T > result; Vo;0i$  
} ; tu slkOE#  
}rQ0*h  
下面总的结构就有了: JKF/z@Vbe\  
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。 "!9FJ Y  
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。 U1)!X@F{  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 =&"a:l  
至此链式操作完美实现。 7$JOIsM  
ET[>kn^#  
3De(:c)@  
七. 问题3 s}<i[hY>  
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。 | vPU]R>6  
WjsmLb:5  
template < typename T1, typename T2 > 6ltV}Wt-  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _oE 7<  
  { C({r1l4[D  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 4d8}g25C  
} +&4@HHU{G  
&U_T1-UR2  
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: mM2DZ^"j(  
"!R*f $  
template < typename T1, typename T2 > aQj"FUL  
struct result_2 pHzl/b8  
  { v[\GhVb  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; "#.L\p{Zy  
} ; f%/6kz  
@;X#/dZe  
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? d-jZ5nl(  
这个差事就留给了holder自己。 AbL(F#{  
    }p>l,HD  
s[;1?+EI  
template < int Order > "9IR|  
class holder; X2mZ~RB(p  
template <> pD]2.O  
class holder < 1 > )S9}uOG#  
  { AHzm9U @  
public : mYFc53B  
template < typename T > $wcTUl  
  struct result_1 ;o?o92d  
  { ui80}%  
  typedef T & result; JYnyo$m/  
} ; wA o6:)  
template < typename T1, typename T2 > -XfGF<}r  
  struct result_2 F8xu&Vk0:  
  { e8&7W3 m  
  typedef T1 & result; bQ-n<Lx  
} ; `-g$ 0lm7  
template < typename T > XPLm`Q|1#t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const qu0 q LM  
  { i(4.7{*  
  return (T & )r; gNC'kCx0c  
} z+c'-!e/  
template < typename T1, typename T2 > n5Mhp:zc,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const EX@Cf!GjN  
  { |fY#2\)Yx  
  return (T1 & )r1; P6)d#M  
} \Rw^&;\1  
} ; \j4!dOGZ  
d*$x|B|V  
template <> @QDUz>_y  
class holder < 2 > JyePI:B&)j  
  { L7"<a2J  
public : C'PHbo:  
template < typename T > lNMJcl3  
  struct result_1 2RdpVNx\y  
  { tILnD1q  
  typedef T & result; BkB9u&s^  
} ; X=? \A{Y  
template < typename T1, typename T2 > | Pqs)Mb]  
  struct result_2 ypNeTR$4  
  { ; hU9_e  
  typedef T2 & result; CoV @{Pi  
} ; s>=$E~qq  
template < typename T > rIX 40,`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !Pu7%nV.  
  { \==Mgy2J8  
  return (T & )r; E O"  
} GL^ j |1  
template < typename T1, typename T2 > Uv(}x 7e)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const P0rdGf 5T  
  { $#_^uWN-M  
  return (T2 & )r2; iZ0.rcQj'o  
} KP!7hJhw  
} ;  nyZ?m  
'i;ofJ[.c  
o3`0x9{  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 d>/4z#R}-  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: _I%mY!x\`  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: #2+hu^Q-  
3*R(&O6}  
return l(i, j) = r(i, j); ;1k_J~Qei  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Is97>aid  
UJ`%uLR~  
  return ( int & )i; sA }X)aP  
  return ( int & )j; Cyud)BZvm  
最后执行i = j; G }M!  
可见,参数被正确的选择了。 \rCdsN2H  
n&8N`!^o  
=|d5V%mK  
}'\M}YM  
E8o9ufj3  
八. 中期总结 s%?<:9  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 7>gW2 m  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Si|8xq$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。 ktv{-WG2_  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor fVZ_*'v  
th=45y"C  
hG3RZN#ejq  
<4;f?e u  
/sl#M  
TSsx^h8/  
九. 简化 "?YpF2pD  
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。 'IER9%V$  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 wDs#1`uTq  
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: ~5Rh7   
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 7RgnL<t~:8  
  +-*/&|^等 P2)g%$ME  
2. 返回引用。 UL" <V  
  =,各种复合赋值等 T{T> S%17~  
3. 返回固定类型。 XB%`5wwd  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) n4 Y ]v  
4. 原样返回。 }Z`@Z'  
  operator, 4;w# mzd  
5. 返回解引用的类型。 _xdttO^N  
  operator*(单目) ;~s@_}&  
6. 返回地址。 73M;-qnU  
  operator&(单目)  *8 ]  
7. 下表访问返回类型。 U9AtC.IG!  
  operator[] CjA}-ee  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 w2tkJcQ3  
  operator<<和operator>> .sUL5`  
=k+i5:@]  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 H{;8i7%  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: y)Lyo'`  
,qlFk|A|  
template < typename Left > tWdP5vfp  
struct value_return QpifO  
  { 2K'}Vm+  
template < typename T > ^[zF IO  
  struct result_1 P q( )2B  
  { `RE1q)o}8M  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; dGc>EZSdj  
} ; 5xG/>f n  
!Jo.Un7  
template < typename T1, typename T2 > *Xd_=@L&B  
  struct result_2 O0"&wvR+5  
  { i)e)FhEY6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; SiJX5ydz  
} ; q}5&B =2pM  
} ; [g*]u3s  
u"a$/  
;D<rGkry  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait k?=V?JWY  
Iyvl6  
下面我们来剥离functor中的operator()  ,#-^  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 9a_(_g>S  
/t?(IcP5  
return l(t) op r(t) 6d/b*,4[  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) fmq^AnKd  
return op l(t) FkT % -I  
return op l(t1, t2) jfrUOl'l  
return l(t) op 'w7{8^Z2  
return l(t1, t2) op {EupB?  
return l(t)[r(t)] 8|,-P=%t  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] G,i%:my7  
gM3gc;  
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: S[M\com'  
单目: return f(l(t), r(t)); b;Im +9&  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); v]27+/a$c  
双目: return f(l(t)); ? 5 V-D8k  
return f(l(t1, t2)); `24:Eg6r  
下面就是f的实现,以operator/为例 _'oy C(:}  
<`m.Vbvm"  
struct meta_divide dUJNr_  
  { g@"6QAP  
template < typename T1, typename T2 > O^gq\X4}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) IA;KEGJ  
  { Qs{Qg<}  
  return t1 / t2; 9P)<CD0  
} zR3Z(^]v  
} ; _mL9G5~r  
PX'I:B]x*  
这个工作可以让宏来做: (jYs_8;  
L=}UApK  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ +=@Z5eu  
template < typename T1, typename T2 > \ `ionMTZY  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ?-'Q-\j  
以后可以直接用 tg5jS]O  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) \>/:@4oK  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 V2]S{!p}k  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) "WYcw\@U  
+CNRSq"  
I.e'  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 a^5`fA/L,  
E(U}$Zey  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ddHIP`wb  
class unary_op : public Rettype z?"5= "D  
  { JT^E `<nn  
    Left l; c)E[K-u  
public : I}v'n{5(  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} )3B5"b,  
rb\Ohv\  
template < typename T > ?3z+|;t6C  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3]Lk}0atpL  
      { Tz L40="F  
      return FuncType::execute(l(t)); W@$p'IBwm  
    } (\/HGxv  
O\KAvoQ%s  
    template < typename T1, typename T2 > c)6Y.[).  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q%:Jmi>  
      { pmW=l/6+V3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Ft.BfgJ$  
    } Sc~kO4  
} ; sqZHk+<%  
A#  M  
q=1SP@;\6  
同样还可以申明一个binary_op e<^4F%jSK  
kyo ,yD  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > V!U[N.&$  
class binary_op : public Rettype lIFU7g  
  { G[>-@9_b  
    Left l; /l$noaskX  
Right r; Z|?XQ-R5  
public : V_W=MWs&+  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (kuZS4Af  
My`%gP~%g  
template < typename T > P/PS(`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^&rb I,D  
      { z:G9Uu3H(  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 0\~Zg  
    } =W|Q0|U  
: }IS=A  
    template < typename T1, typename T2 > .CpF0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7:j #1N[p  
      { oV!9B-<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5~"=Fm<uD  
    }  zm.2L  
} ; 86I*  
3z#;0n}  
u ?Xku8 1l  
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 zn~m;0Xi  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 v1lj/A  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) P%lLKSA  
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。 T?ZMmUE  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 6e*b;{d  
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。。。 /(0d{  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 E37@BfpO3  
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) I.<#t(io  
下面是修改过的unary_op ;hZ@C!S:  
5nn*)vK {  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Bm7GU`j"  
class unary_op -?'CUm*Od  
  { "}EbA3  
Left l; f\^QV  
  E{ ,O}  
public : an2Tc*=~l(  
Vi|jkyC8  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} m#eD v*  
}00e@a  
template < typename T > a wK'XFk  
  struct result_1 [Bh]\I'  
  { Ja&%J:  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; NE4fQi?3  
} ; W*m[t&;  
tVcs r  
template < typename T1, typename T2 > mN*P 2 *  
  struct result_2 HlSuhbi'@  
  { ;~bn@T-  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )pLq^j  
} ; >`uSNY"tO  
W Q&<QVK  
template < typename T1, typename T2 > u@E M,o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {EUH#':  
  { IXN4?=)I  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); M5V1j(URE  
} g3XAs@  
A!kyga6F5  
template < typename T > z&0V21"l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f.$o|R=v  
  { z)~!G~J]  
  return OpClass::execute(lt(t)); Em;b,x*U  
} ]`XuE-Uh  
4Dia#1$:J  
} ; }BrE|'.j'  
ftPw6  
QA(,K}z~^S  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ^IpiNY/%Q  
好啦,现在才真正完美了。 1#<E]<='t  
现在在picker里面就可以这么添加了: }(K6 YL  
hI8C XG  
template < typename Right > g4 X,*H  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 0mh8.  
  { F udD  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); GvOAs-$  
} QO.gt*"  
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。 $rEd5W&d!  
jZ!JXmVV  
eLny-.i ,7  
0Y 2^}u@5  
[BBKj)IK  
十. bind F/SsiUBS  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Cpcd`y=IN  
先来分析一下一段例子 0AKwZ' &H  
E3skC%}  
|mmG s  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 0gD0}nH  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 q4iD59yd)S  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 g4~qc I=a  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 I)6Sbt JV^  
我们来写个简单的。 #L0I+ K,K\  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: N{t :%[  
对于函数对象类的版本: i_Z5SMZ  
t`,IW{  
template < typename Func > n;-r W;ZO  
struct functor_trait _%vqBr*  
  { +[ /r^C  
typedef typename Func::result_type result_type; NCFV  
} ; >}{-!  
对于无参数函数的版本: Td1ba^J  
*v ^"4  
template < typename Ret > Sp,Q,Q4  
struct functor_trait < Ret ( * )() > %i>e  
  { |S:!+[  
typedef Ret result_type; EE6|9K>  
} ; bTGK@~  
对于单参数函数的版本: FraW6T}_  
d$rUxqB.  
template < typename Ret, typename V1 > o}+Uy  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 78CJ  
  { |u r~s$8y-  
typedef Ret result_type; YB~t|m65  
} ; j(C UYm  
对于双参数函数的版本: KR(} A"  
!muYn-4M  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > >Ryss@o  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > {IHK<aW  
  { aSkx#mV  
typedef Ret result_type; cC^C7AAq^  
} ; ;kW}'&Ug  
等等。。。 F ssEs!#  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy #pQ"+X  
Df~p 'N-$  
template < typename Func > (Q8 ?)  
struct func_return |p -R9A*>h  
  { OsL%SKs|  
template < typename T > Vnj/>e3  
  struct result_1 *X l<aNNx  
  { $>ZP%~O  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; s.^9HuM  
} ; #2R%H.*t  
w<e;rKr   
template < typename T1, typename T2 > =l4\4td9p  
  struct result_2 iEVA[xy=D  
  { | 58 !A]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; YB B$uGA  
} ; 8J3@VD.  
} ; Tj21YK.mk  
~]W[ {3 ;  
O| J`~Lk  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 u] U)d$|  
9jR[:[  
template < typename Func, typename aPicker > 8$v zpu  
class binder_1 /;NE]{K  
  { D5!K<G?-K  
Func fn; %7>AcTN~  
aPicker pk; 3V Mh)  
public : CQjZAv  
4m~7 ~-h  
template < typename T > Y3$PQwn .P  
  struct result_1 25a#eDbqi  
  { PIEW\i  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; rW~?0  
} ; sh(kRrdY3  
*rn]/w8ZW  
template < typename T1, typename T2 > }d~wDg<#  
  struct result_2 3P#+) F~  
  { 5`"*y iv  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $FQcDo|[  
} ; 7<1fKrN?GF  
AX!>l;  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 0^}'+t,lc  
5+bFy.UW  
template < typename T > Vv]$\`d#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }or2 $\>m  
  { L+L"$  
  return fn(pk(t)); `Ix s7{&jU  
} J7ktfyQ0W  
template < typename T1, typename T2 > `xX4!^0Hm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Xvu)  
  { P 0Efh?oZ  
  return fn(pk(t1, t2)); Y$x"4=~  
} VXkAFgO  
} ; KIKq9*  
nEd M_JPv  
u*26>.  
一目了然不是么? ]CIQq1iY  
最后实现bind L8:]`M Q0  
chO'Q+pw  
hg&w=l  
template < typename Func, typename aPicker > Q)G!Y (g\  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 4ypRyO  
  { Kunle~Ro  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); &$m=^  
} J&63Z  
xHv|ca.E  
2个以上参数的bind可以同理实现。 x[PEn  
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。 q8?= *1g  
,TF<y#wed  
十一. phoenix #u8*CA9  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 7sud/*+F  
Sf'i{xye  
for_each(v.begin(), v.end(), $-$5ta{s  
( v~V;+S=gz  
do_ d<^_w!4X}  
[ [_ M6/  
  cout << _1 <<   " , " -_2Dy1  
] dd \bI_  
.while_( -- _1), .'5'0lR5  
cout << var( " \n " ) 8Wdkztp/S  
) Ii~; d3.  
); yX7CN5vVl  
}c` ?0FQ  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: (B>)2:T1  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor TRgY:R_  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 M8^.19q;  
那么我们就照着这个思路来实现吧: b&=]S(  
e86Aqehle  
'bB>$E  
template < typename Cond, typename Actor > Mx/h?}u;  
class do_while $yDW.pt  
  { |.b%rVu  
Cond cd; tLS<0  
Actor act; E\R raPkQT  
public : Z!wD~C"D73  
template < typename T > d[Rb:Y w  
  struct result_1 R=\v3m  
  { ]`zjRRd  
  typedef int result_type; b A)b`1lI  
} ; +"YTCzv;t  
8?e   
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} $zC6(C(l  
cs K>iN  
template < typename T > =cdh'"XN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %<aImR]  
  { *he7BUO  
  do _&W0e}4  
    { $Q8P@L)[  
  act(t); k(zs>kiP  
  } GhqgRzX  
  while (cd(t)); *-9#/Cp  
  return   0 ; =QrA0kQR  
} Rr+qg t;f5  
} ; =LXvlt'Q34  
13ipaz  
4dW3'"R"L  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). yDd=& T   
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 4JGE2ArR  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 xJvLuzUD  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 HG3.~ 6X  
下面就是产生这个functor的类: sL)Rg(rkx  
5{')GTdX>  
X!T|07#c  
template < typename Actor > TkA9tFi  
class do_while_actor \4OK!6LkI  
  { 7 ,$axvLw  
Actor act; )*!1bgXQ  
public : k?^%hO>[  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} mYX56,b}5  
j: <t  
template < typename Cond > q^u1z|'Z  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Lb!r(o>8Cb  
} ; dO+kPC  
hgj CXl  
HKpD 2M  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 PdR >;$1  
最后,是那个do_ Qqp)@uM^  
)nhfkW=e  
6yN" l Q7  
class do_while_invoker %h0D)6 j  
  { Am#m>^!qb  
public : BpH|/7  
template < typename Actor > LlU' _}>  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const '#H&:Htm;L  
  { {b(rm,%  
  return do_while_actor < Actor > (act); ?LM:RADCm  
} h>dxBN  
} do_; ]yo_wGiwY  
fb /qoZ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? aJI>FTdK  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 l x7Kw%  
最后来说说怎么处理break和continue h:f;mn?x  
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。 3KtAK9PT  
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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