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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda [(tgoh/  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 iR4CY-  
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, IoNZ'g?d  
T3['6%  
GFvZdP`s4  
, j ,[4^  
  class filler '6{q;Bxo  
  { 1rC8] M.N  
public : Ig1cf9 :  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 9A\J*OU  
} ; VS^%PM#:/  
,*0>CBJvv  
j._9;HifZ  
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: ltt%X].[  
>82Q!HaH  
))!Z2PfD  
%Ua*}C   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); D`e!CprF  
Kv+E"2d  
Z!6\KV]  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 tjOfekU  
8_f0P8R!y  
df#DKV:  
pw:<a2.  
二. 战前分析  yyk[oH-Q  
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。 :RHNV  
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 PiI ):B>  
}K;@$B6,@  
[?W3XUJ,Y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); L3nHvKA]  
  /* --------------------------------------------- */ 5gI@~h S  
vector < int *> vp( 10 ); xpFu$2T6P.  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); e}/c`7M  
/* --------------------------------------------- */ ,{itnKJC  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Dc oTa-~  
/* --------------------------------------------- */ j]J2,J  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); qfppJ8L  
  /* --------------------------------------------- */ s;}';#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); (T n*;Xjq  
/* --------------------------------------------- */ 9{i6g+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); mMrvr9%  
J~ v<Z/gm  
]G&?e9OA  
_@sqCf%|  
看了之后,我们可以思考一些问题: OjMDxG w  
1._1, _2是什么? 7r"!&P* ,  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 /lttJJDU  
2._1 = 1是在做什么? 8c+i+gp!  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 EPI mh  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 t>&$_CSWK  
 ceVej'  
;^}cZ  
三. 动工 O:r<es1  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: CJjma=XH  
/ c/!13|  
3`#sXt9C  
nUmA  
template < typename T > #zrD i  
class assignment @[zPN[z .  
  { /RmLV  
T value; ,Q(n(m'  
public : bLu6|YB  
assignment( const T & v) : value(v) {} GOH@|2N  
template < typename T2 > &#.XLe\y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } G7%Nwe~Y  
} ; y+Q!4A  
p`{<q -  
Fxv~;o#  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 jc;&g)Rv  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment !Si ZA"  
; {I{X}b  
rVQ:7\=Z  
JEY%(UR8  
  class holder sF_.9G)S0  
  { _}jj>+zA`  
public : Gpe h#Q4x  
template < typename T > yuFuYo&[?v  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ?ZlwRjB\  
  { mg'-]>$$]  
  return assignment < T > (t); 3zWY%(8t4?  
} _PNU*E%s<  
} ; LdWeI  
/;HytFP  
w'M0Rd]  
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: aH"tSgi  
|V!A!tB  
  static holder _1; ,dBtj8=  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 b^Rg_,s  
!6<2JNf  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^N Et{]x  
而不用手动写一个函数对象。 %<1fj#X8  
qcQ`WU{  
X:8=jHkz  
9IMRWtZWT  
四. 问题分析 EW2e k^  
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<Yh'RvTD  
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。 *XtZ;os]  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 IA8kq =W  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 )4GfT  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ,vg8iR a  
3w{ i5gGn  
五. 问题1:一致性 .fo.mC@a  
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?| YqNhD6  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 /8W}o/,s5  
\,p)  
struct holder +qsdA#2  
  { C6'[Tn  
  // T^A:pL1  
  template < typename T > /"iYEr%_  
T &   operator ()( const T & r) const )E6m}?H5  
  { wQ.ild  
  return (T & )r; Mqw&%dz'_  
} LfgR[!  
} ; 2vj)3%:7#E  
c$uV8_V  
这样的话assignment也必须相应改动: %K ]u"  
8(Z*Vz uu  
template < typename Left, typename Right > IHxX:a/iv  
class assignment 9SAyU%mS:  
  { X*S|aNaLWW  
Left l; C8&)-v|  
Right r; !EpP-bq'*  
public : Grjm9tbX}  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} d8]6<\g  
template < typename T2 > 6"_FjS3Sl  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } o`RTvG Xk  
} ; vj{h*~  
Ap}:^k5{  
同时,holder的operator=也需要改动: []LNNO],X  
*"9b?`E  
template < typename T > ?`FI!3j  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const NRoi` IIj  
  { d54>nycU~N  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); .P,\69g~A  
} W4>8  
GVEjB;  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 I[[rVts  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ,T&B.'cq  
?]3`WJOj  
return l(rhs) = r; \n<N>j@3  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 gvy%`SSW  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: i$og v2J  
5[/ *UtB  
template < typename Tp > Y=}b/[s6;  
class constant_t t}'Oh}CG  
  { <7TpC@"/g  
  const Tp t; pOH_ CXw  
public : cp.)K!$  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} <'GI<Hc  
template < typename T > u :m]-'  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const N@j|I* y|  
  { G e~&Ble  
  return t;  NsJUruN  
} !Rsx)  
} ; zD)2af  
b,318R8+G  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 M}%0=VCY7  
下面就可以修改holder的operator=了 6"A|)fz  
1YM04*H  
template < typename T > YJ!6)d?C.  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const X.T.^}=  
  { \W1?Qc1]  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); $,h*xb.  
} t[an,3  
^$x^JM ]/  
同时也要修改assignment的operator() umls=iz  
_/MKU!\l  
template < typename T2 > ~9'VP }\  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } z@iY(;Qo  
现在代码看起来就很一致了。 B~~rLo:a  
MR+ndB<  
六. 问题2:链式操作 })"9TfC  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 }B0V$  
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。 :_H$*Q=1  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Wb*d`hzQ}  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 pQEHWq"Q  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct rcQ?E=V2O  
{kZhje^$vi  
template < typename T > i[jAAr$  
struct result_1 @~a52'\  
  { OkFq>;{a  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; pV>/ "K  
} ; bLNQ%=FjO  
< ^J!*>  
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: q)!{oi{x(  
TH6g:YP`7  
template < typename T > KUuwScb\  
struct   ref NrL%]dl3/  
  { a(BC(^1!  
typedef T & reference; U'lrdc"Q  
} ; wetkmd  
template < typename T > 0Y"==g+ >f  
struct   ref < T &> vEfX'gyk  
  { RHB>svT^K>  
typedef T & reference; L2K4nTA  
} ; 0n3O;=[aV  
yil{RfBEr_  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: i>e75`9  
Re.fS6y$>  
template < typename T > e1+ %c9UQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const q:nYUW o   
  { Vr5a:u'  
  return l(t) = r(t); Lw!@[;2  
} 1>|p1YZ"  
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。 8vaqj/  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 MK=:L   
\ &_ -  
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 >#>YoA@S  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: wmT3 >  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 :l*wf/&z  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 9 -TFyZYU  
最后的布局是: (>)Y0ki}  
                Add fh,Y#.V`  
              /   \ 5Z;Py"%  
            Divide   5 ];Z_S`JR  
            /   \ y)(@  
          _1     3 I s88+,O  
似乎一切都解决了?不。 I98wMV8  
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。 c?z% z&  
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。 JDMaLo  
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: St&XG>nWS  
xp,H5 m%  
template < typename Right > j[Et+V?  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const )ns;S  
Right & rt) const 8K1+ttjm  
  { ZY][LU~l8  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); fxiq,o0  
} Kk??}  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 b!UT<:o  
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。 {`1zVTp[<  
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。 [i&tE.7  
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。 lUWjm%|  
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。 Q>z0?%B  
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? B"{CWH O  
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: %`g qV9a  
6o6m"6  
template < class Action > KXdls(ROP  
class picker : public Action 8(S'g+p  
  { D{G#|&;  
public : &os* @0h4  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ]n!pn#Q  
  // all the operator overloaded n){\KIU/O  
} ; &, K;F'  
]Q)TqwYF  
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。 3EzI~Zsx  
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: G%4vZPA  
l?#([(WM  
template < typename Right > 'rd{fe_g!  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 0 J ANj  
  { h3JIiwv0!  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); r2H]n.MT  
} *Jp>)>  
9]kWM]B)o  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > )DoY*'Cl  
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。 /j.V0%  
?{^T&<18t  
template < typename T >   struct picker_maker ."=Bx2  
  { =P2T&Gb  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Ak4iG2  
} ; m4kmJaM  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > _u.l|yR  
  { zzPgLE55  
typedef picker < T > result; g:OVAA  
} ; xx41Qw>\W  
beO*|  
下面总的结构就有了: hQX|wWh  
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。 /~AajLxu3W  
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。 P:CwC"z>sS  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 U[Z1@2zLx  
至此链式操作完美实现。 #<l ;YT8  
D4 e)v%  
LeO5BmwHR  
七. 问题3 }.e*=/"MB  
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。 ^>]p4Q3 6  
bD49$N?>  
template < typename T1, typename T2 > u6|7P<HUfb  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,!Ah+x  
  { ?K}/b[[0v  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); f$/Daq <M  
} R#Ss_y  
F5E KWP  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 9#pl BtQ**  
6IeHZ)jGj  
template < typename T1, typename T2 > N!HiQ  
struct result_2 'm-s8]-W  
  { a*?? !  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; LoNz 1KJL  
} ; A "w 1GBx  
u*PN1E  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? =1LrU$\  
这个差事就留给了holder自己。 ;2& (]1X  
    $'kIo*cZ  
 E#ti  
template < int Order > m-ZVlj  
class holder; }X}fX#[  
template <> ?;}2 Z)  
class holder < 1 > &4p:2,|r9  
  { =X>?Y,   
public : B \[P/AC  
template < typename T > "z7.i{  
  struct result_1 <!4'?K-N  
  { T;.#=h  
  typedef T & result; 4. R >mN[  
} ; &~ uzu{  
template < typename T1, typename T2 > LVO`+:  
  struct result_2 -w^E~J0*L  
  { .7cQKdvcC  
  typedef T1 & result; Rz%+E0  
} ; |8V+(Vzl  
template < typename T > \W #M]Q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Qv[@ioc  
  { s{hJ"lv:  
  return (T & )r; Z wIsEJz  
} 6XB9]it6  
template < typename T1, typename T2 > "EHwv2Hm>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Pm V:J9  
  { {6v+ Dz>  
  return (T1 & )r1; !a4pKN`qLY  
} S,qsCnz  
} ; _[IN9ZC2G  
6?(*:}Q  
template <> }&EPH}V2n  
class holder < 2 > CA:t](xqQ  
  { }6ec2I%`o  
public : keCM}V`?"  
template < typename T > J`V7FlM  
  struct result_1 \$GlB+ iCx  
  { vvdC.4O  
  typedef T & result; W aks*^|  
} ; :'a |cjq  
template < typename T1, typename T2 > >L5[dkg%  
  struct result_2 lHr?sMt  
  { {n2jAR9nq  
  typedef T2 & result; |)yO] pB:  
} ; ;/ WtO2  
template < typename T > o{nBtxZ"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 62a{Ggs{  
  { iv:[]o  
  return (T & )r; B-'Xk{  
} (t fADaJM  
template < typename T1, typename T2 > 2 ;U(r: ]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9boNB "h]T  
  { |a/"7B|?\  
  return (T2 & )r2; jD'\\jAUdm  
} 2Vt iL^;5  
} ; rS8/_'  
H8rDG/>^  
U")bvUIL  
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> >。 MhWmY[  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: aJK8G,Vk  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: jh2D 9h  
')+'m1N  
return l(i, j) = r(i, j); ]KLj Qpd  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) jQ(qaX&  
2["bS++?  
  return ( int & )i; y kwS-e  
  return ( int & )j; ?neXs-'-p  
最后执行i = j; *)H?d  
可见,参数被正确的选择了。 XwE(&ZCf'b  
.@.O*n#K  
{3@/@jO?  
?0Z?Z3)%w4  
ST] h NM  
八. 中期总结 Q4}2-}|  
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: :a nUr<  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 iO>2#p8$NR  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 @=isN'>]O  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor $5s?m\!jZz  
pma'C\b>  
DF P0WXbOE  
o-yZ$+V  
#-Ehg4W  
3g^_Fq'  
九. 简化 (Lp<T!"  
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。 ENr\+{{%  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 -Wb/3 X  
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: fu"#C}{  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 <TC\Nb$~  
  +-*/&|^等 I Bo)fE\O  
2. 返回引用。 R>BnUIu  
  =,各种复合赋值等 &r;-=ASYzV  
3. 返回固定类型。 TW7jp  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) oGu-:X=`9  
4. 原样返回。 4D0=3Vy  
  operator, 48Vmz  
5. 返回解引用的类型。 Q+ $+{g-8  
  operator*(单目) +pkX$yz  
6. 返回地址。 B_aLqB]U  
  operator&(单目) 7%b?[}y4  
7. 下表访问返回类型。 mr,IP=e~  
  operator[] Sbc  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 /YKg.DA|  
  operator<<和operator>> [daUtKz  
q5p!Ty"  
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。 [>U'P1@ql  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: pIXbr($  
 ") q  
template < typename Left > LK-2e$1  
struct value_return G\@ uj>Z  
  {  <]2X~+v  
template < typename T > 96fbMP+7R  
  struct result_1 6F(;=iY8  
  { 7y""#-}V[r  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; N\1 EWi  
} ; 5 <X.1 T1  
k2(B{x}L  
template < typename T1, typename T2 > p~J|l$%0rQ  
  struct result_2 Po~{Mpe  
  { ,9SBGxK5`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; w@ALl#z;}  
} ; ^_0zO$z,  
} ; nYhI0q  
H$bu*o-Z  
3x@t7B  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait zy^t95/m  
e%Rg,dX  
下面我们来剥离functor中的operator() gY9HEfB  
首先operator里面的代码全是下面的形式: HRS^91aK  
,l+lokD-#  
return l(t) op r(t) I?<5 %  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) >r J9^rS  
return op l(t) uQk}  
return op l(t1, t2) I.As{0cc  
return l(t) op us%dw&   
return l(t1, t2) op Osz:23(p  
return l(t)[r(t)] E]Dcb*t  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] lKKg n{R  
Wwo'pke  
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: Q"rQVO  
单目: return f(l(t), r(t)); 90<z*j$EK  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;:nx6wi  
双目: return f(l(t)); +||y/}1  
return f(l(t1, t2)); .{r0Szm.  
下面就是f的实现,以operator/为例 Z'=:Bo{  
E "9`  
struct meta_divide 4k%y*L  
  { +OEqDXR+_  
template < typename T1, typename T2 > 2aj9:S  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) uknX py))  
  { %?  87#|  
  return t1 / t2; $D&N^}alW  
} iR(=< >  
} ; 8);G'7O  
-(~OzRfYi  
这个工作可以让宏来做: }[2  
PqUjBP\  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 0o-. m  
template < typename T1, typename T2 > \ SrVo0$5)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; =*2_B~`  
以后可以直接用 * z85 2@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) g_8A1lt  
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 e97Ll=>  
(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。。。) ZhvZe/  
bEvlk\iql  
) oypl+y  
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 T- ~l2u|s  
Pk{eGG<F$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2&b?NqEeZ  
class unary_op : public Rettype %mF:nU4  
  { *.F^`]yz  
    Left l; 1 >}x9D  
public : b9Fd}WZz  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} X>-|px$vy  
n VNz5B  
template < typename T > ."X}A t  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xOY %14%Y  
      { d1]1bN4`"0  
      return FuncType::execute(l(t)); )/87<Y;o  
    } B:X,vE  
E^K<b7  
    template < typename T1, typename T2 > \mo NpKf  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const IJ[r!&PY  
      { |^:qJ;dOP  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 3:]c>GPQ  
    } pHNo1-k\  
} ; UA0j#  
.Tm m  
t@"i/@8x$  
同样还可以申明一个binary_op arWP]%E0W  
s^\ *jZ6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > A.YXK%A%  
class binary_op : public Rettype E&z`BPd  
  { Vf*Z}'  
    Left l; or<n[<D-C  
Right r; iY[+BI:  
public : ! )x2   
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} W[VbFsI&b  
}w_r(g?\  
template < typename T > U\'HB.P\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fV(WUN+  
      { _/c1b>kcso  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ko-,l6E  
    } ; <NK  
'( ( pW  
    template < typename T1, typename T2 > {3LAK[ C  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [C-4*qOaa2  
      { K HO@"+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); q}xYme4  
    } .Ld{QPa  
} ; _GbwyfA n#  
3bN]2\   
T1~G {@"  
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 E:$EK_?:t  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Y W9+.Dc`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) hj4mbL  
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。 7B@ 1[  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ;udV"7C  
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。。。 ~[@gu,Wb  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 w\}@+w3b~  
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) GZt L-   
下面是修改过的unary_op %iq8dAW%  
\#(tI3  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > &02I-lD4+  
class unary_op +x(~!33[G  
  { Y#<>N-X|kA  
Left l; A||,|He~  
  7TU(~]Z  
public : S*3*Q l*  
&l8eljg  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} }nx5  
[:BD9V  
template < typename T > \8<ZPqt9  
  struct result_1 H_n Ilku  
  { CK=TD`$w  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; UKpc3Jo:~  
} ; .+ d.~jHX  
2{}8_G   
template < typename T1, typename T2 > t6C2DHh7$  
  struct result_2 8\VP)<<  
  { ZJf:a}=h  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Z#NEa.]  
} ; sS{!z@\Lf  
M 8NWQ^Y  
template < typename T1, typename T2 > 4.e0k<]N`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const IzI2w6a  
  { Ys@OgdS@:  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Q)[DSM  
} qokCVI-\  
]tx/t^&/\u  
template < typename T > ,_M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r oM!%hb  
  { 93VbB[w~7F  
  return OpClass::execute(lt(t)); `8lS)R!  
} e.VQ!)>  
B{tROuN<  
} ; <8iu:nR  
fNk0&M  
;k:17&:8ue  
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 y2M]z:Y U  
好啦,现在才真正完美了。 [[7=rn}@<  
现在在picker里面就可以这么添加了: 3C gmZ7[  
ty\F~]Oo  
template < typename Right > .%G>z"Xx  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const SpC6dkxD\  
  { <~teD[1k"  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); _Kwp8_kTr  
} 5ktFL<^5T  
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。 hX)PdRk#  
^xX1G _{  
N;` jz(r  
U ATF}x   
N`J]k B7  
十. bind gp<XTLJ@>  
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。 p#0L@!,  
先来分析一下一段例子 ('z:XW96  
cd._q2  
D k<NlH zp  
int foo( int x, int y) { return x - y;} q:MSV{k  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 k+@,m\tE  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 8J)Kn4jq  
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。 ZJ8"5RW  
我们来写个简单的。 }eAV8LU  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 25Uw\rKeO  
对于函数对象类的版本: ER,!`C]  
Vji:,k=3\  
template < typename Func > |)*9BN  
struct functor_trait {,B. OM)J  
  { Wud-(19  
typedef typename Func::result_type result_type; q8!X^1F7  
} ; F4]=(T  
对于无参数函数的版本: `-w,6  
WX* uhR  
template < typename Ret > 8o i{%C&-  
struct functor_trait < Ret ( * )() > VDFs.;:s  
  { 1*f*}M  
typedef Ret result_type; 8?hZ5QvA(j  
} ; _0|@B8!J?  
对于单参数函数的版本: 4^Og9}bm  
Z+Cjg #+  
template < typename Ret, typename V1 > 4Opf[3]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 4I8QM&7  
  { wvmcD%   
typedef Ret result_type; $It3}?>C'  
} ; BA8g[T A7K  
对于双参数函数的版本: 3b?8<*  
ye-[l7  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > `ES+$O>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > M#k$[w}=  
  { WK5B8u*<  
typedef Ret result_type; lhX4 MB"  
} ; >dJ[1s]  
等等。。。 1i&|}"  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy to;^'#B  
<+UJgB A-  
template < typename Func > H8kB.D[7Q  
struct func_return pQi|PQq  
  { .I0M'L~!/L  
template < typename T > 7Ue&y8Yf  
  struct result_1 w7c0jIf{  
  { XS$#\UQ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :_|Xr'n`A  
} ; ojyP.R  
d&lT/S  
template < typename T1, typename T2 > S$=caZ?  
  struct result_2 J1w,;T\55  
  { seVT| z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }.1}yz^y  
} ; Ept=&mJPu  
} ; ^CK D[s  
hU3sEOm>  
+ 2w<V0V_  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 @RZbo@{~  
%~:@}C%A  
template < typename Func, typename aPicker > 9iV9q]($0  
class binder_1 `! xI!Y\  
  { yeam-8  
Func fn; mV0u:ws  
aPicker pk; 7x]q>Y8T  
public : -jzoGzC3  
U]W "  
template < typename T > M8IU[Pz4  
  struct result_1 8JXS:J.|v  
  { #qARcxbK|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; _>bk'V7  
} ; TK0WfWch  
>)HKruSW.  
template < typename T1, typename T2 > 'nS>'yYH#  
  struct result_2 2UIZ<#|D>s  
  { fWf't2H&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \]g51U!'  
} ; "ZL_  
p,tkVedR  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} T*g}^TEh  
$Wjx$fD  
template < typename T > >S8 n 8U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yMD3h$w3a  
  { CM6! 1 7  
  return fn(pk(t)); [{>3"XJ'  
} FOteN QTj  
template < typename T1, typename T2 > \t%iUZ$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #ro$$I;  
  { 4];>O  
  return fn(pk(t1, t2)); 5LZs_%#  
} P @Fx6  
} ; QX42^]({;c  
2.^CIJc  
CfVL'  
一目了然不是么? &?TXsxf1Zh  
最后实现bind do9~#F  
"T h;YJu  
m.<or?l'y>  
template < typename Func, typename aPicker > h/2@4XKj  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) eFotV.T!#  
  {  F&lH5  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); @NL37C  
} 1!yd(p=cL  
xLms|jS  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Xpv<v[a  
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。 RN}joKV  
D2J)qCK1)  
十一. phoenix C ^c <s  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: bc NyB$S  
 6@"E*-z$  
for_each(v.begin(), v.end(), =A~5?J=  
( 8kC$Z)  
do_ Q`{Vs:8X  
[ [e_<UF@A*  
  cout << _1 <<   " , " ?B@3A)a  
] tvBLfqIr  
.while_( -- _1), =*{7G*tS  
cout << var( " \n " ) C+>mehDC_G  
) H0jbG;  
); 8C[eHC*r  
WYP\J1sy  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: JpZ_cb`<E'  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor }{kn/m/  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 :S}ZF$ $j%  
那么我们就照着这个思路来实现吧: C,%Dp0  
zqURnsJ  
).0p\.W~  
template < typename Cond, typename Actor > {:=W) 37U  
class do_while O9m sPb:  
  { -x:7K\=$SX  
Cond cd; ,%qP   
Actor act; e z_c;  
public : <f=<r*6  
template < typename T > }gFa9M<  
  struct result_1 b4EUr SL  
  { Y+kuj],h  
  typedef int result_type; {U@"]{3Qx  
} ; ,\i,2<hz.  
K9Onjs% U  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} SL`; `//  
}_-tJ.  
template < typename T > X"mPRnE330  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W7(5z  
  { 6`%|-o :  
  do LpI4R  
    { bKsEXS  
  act(t); I2pE}6q  
  } LE~vSm^#  
  while (cd(t)); J`C 2}$ ~  
  return   0 ; Q@8(e&{#W  
} +>AVxV=A#  
} ; K>5 bb  
&x=_n'  
_/"e'@z  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). F>^KXq:Z  
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。 X\w["! B  
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。 cvf?ID84  
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。 j?T>S]xOX  
下面就是产生这个functor的类: BHS@whj  
vl6|i)D  
mKyF<1,m  
template < typename Actor > wAgV evE  
class do_while_actor tk:nth  
  { j^v<rCzc (  
Actor act; ]Nw ]po+  
public : m5a'Vs  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} VC_F Cz  
=v!Z8zk=W  
template < typename Cond > 8kr$w$=q  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; XiV K4sD8  
} ; b6H7>x  
Ao*:$:k  
{ .0I!oWv  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 )~S`[jV5  
最后,是那个do_ 1(*+_TvZ  
x^i97dZS^"  
1HqN`])l/j  
class do_while_invoker XMykUr e|  
  { ~|"uuA1/#O  
public : S6C DK:  
template < typename Actor > MtgY `p  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 2P${5WT  
  { b"`Q&V.  
  return do_while_actor < Actor > (act); keKsLrd  
} <0m^b#hdG  
} do_; 7/fJQM  
T,Q7 YI  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 3RI6+Cgmn  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 T~SkFZ  
最后来说说怎么处理break和continue %Wm)  
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。 ( Rp5g}b  
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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