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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Wp |qv  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 _X6@.sM/2  
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, TS Ev^u)3  
j`o_Stbg  
<Crbc$!OeX  
F*, e,s  
  class filler GL^84[f-T  
  { #1z/rUh`Cr  
public : I" hlLP  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} yW)&jZb"(  
} ; 99YgQ Y]HO  
S%p.|!  
Ds<~JfVl  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: +I>V9%%vW_  
}HKt{k&$  
Mjj5~by:  
1Uaj}= @M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ; "K"S[  
sq45fRAi  
"|^-Yk\U  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 [a[.tR38e  
buu /Nz$  
,vh $G 7D  
N87)rhXSo,  
二. 战前分析 _wp_y-"  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 EZee kxs  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 TZ+- >CG  
=H_vRd  
7@NV|Idtd  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /Pyj|!C3`q  
  /* --------------------------------------------- */ .dO8I/lhV  
vector < int *> vp( 10 ); NW4tQ;ad  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ]I[\Io1  
/* --------------------------------------------- */ H 2JKQm_  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); [q!/YL3 %  
/* --------------------------------------------- */ Gpf9uj%  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); kc7,F2=F  
  /* --------------------------------------------- */ Kk\TW1w3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); n|N?[)^k  
/* --------------------------------------------- */ 8svN*`[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); oB$c-!&  
L:_GpZ_  
m FgrT  
/iw$\F |8  
看了之后,我们可以思考一些问题: 35KRJY#  
1._1, _2是什么? R^?9 V=Y<T  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 hCPyCq]  
2._1 = 1是在做什么? R KXhD PA  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 yBl9a-2A  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 |r+w(TG  
WS6;ad;|  
BS|$-i5L  
三. 动工 V)Sw\tS6g  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 7SJbrOL4Q-  
)&s9QBo{b  
I&wJK'GM`  
<f9a%`d  
template < typename T > ey@{Ng#  
class assignment TFG0~"4Cz  
  { 7tP qez#  
T value; HJ+ Q7)  
public : v83@J~  
assignment( const T & v) : value(v) {} ' +f(9/  
template < typename T2 > X6Q\NJ"B  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } H{4_,2h =m  
} ; QJF_ "  
"DC L Z  
,v#O{ma  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 }B ?_>0  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 4Ifz-t/  
`rest_vu  
u\q(v D.  
Vj[hT~{f  
  class holder 'm TQ=1  
  { ):]5WHYg  
public : vyvb-oz;u  
template < typename T > ~5>k_\ G8  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const D4O^5?F)|  
  { )8`i%2i=  
  return assignment < T > (t); v|R#[vtFd  
} Gzc`5n{"  
} ; `4-N@h  
RpwDOG  
eX$RD9 H  
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: T,9pd;k  
AD~_n ^  
  static holder _1; B8~bx%)3T  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 zyB>peAp6j  
4YgO1}%G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~wQ M ?h  
而不用手动写一个函数对象。 'Ll'8 ps  
S.; ahce  
Z.b?Jzj  
&N*l?7(  
四. 问题分析 c"diNbm[  
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。 ! NJGW  
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。 TDX~?> P  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 +45.fo  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 +y^'\KN  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 #x6EZnG  
ct@3]  
五. 问题1:一致性 Fh4Exl@6  
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?| n)PqA*  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 aA]wFZ  
K+ |0~/0  
struct holder (QS 0  
  { zeD=-3  
  // r72zWpF!Ss  
  template < typename T > b%].D(qBy  
T &   operator ()( const T & r) const 1}~ZsrF  
  { oDWNOw  
  return (T & )r; 3X#Cep20a  
} 8p#V4liE  
} ; n-{.7  
?u5jX J0L  
这样的话assignment也必须相应改动: dKY#Tl]  
-^JPY)\R  
template < typename Left, typename Right > kZ=2# .  
class assignment RG9iTA'  
  {  i (`Q{l  
Left l; ^O& y ;5  
Right r; MaLH2?je^n  
public : uANpqT}!  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `neo.]  
template < typename T2 > 0J6* U[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; }  &\ K  
} ; ?:6w6GwAA  
P('bnDU  
同时,holder的operator=也需要改动: +R_s(2vz  
a1EQ.u  
template < typename T > w~3z) ;  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 1.5R`vKn]  
  { :jJ0 +Q  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ,u9 >c*Ss\  
} Z`#XB2,  
<B'PB"R3y  
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。 +U iJWO  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 = toU?:.  
2J (nJT"  
return l(rhs) = r; )6%a9&~H  
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。 }@~+%_;  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ]TN/n%\  
]MC5 uKn  
template < typename Tp > yH9&HFDp  
class constant_t ^\r{72!y  
  { 4?]s%2U6  
  const Tp t; -wVuM.n(Z  
public : FH{p1_kZ=  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} {{AZW   
template < typename T > hxt;sQAo{  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const c< sq0('`  
  { 8T8]gM  
  return t; C=bQ2t=Z  
} U;M !jj  
} ; Gz4LjMQ &  
&_-3>8gU  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Sbeq%Iwm.  
下面就可以修改holder的operator=了 :\C/mT3xL)  
Q n.3 B  
template < typename T > ^>^h|$  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const "N)InPR-  
  { Gzwb<e y  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); .*Bd'\:F/q  
} ~%h&ELSw  
>U(E \`9D  
同时也要修改assignment的operator() ! %B-y 9\  
Y~w1_>b  
template < typename T2 > 6R*eJICN  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } N,.awA{  
现在代码看起来就很一致了。 .HRd6O;  
-J0OtrZ  
六. 问题2:链式操作 B5+$ VQ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 9i D&y)$"  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 D&pp <  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 sXtt$HID=  
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。 "'XYW\bI  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct {1+meE  
m}]QP\  
template < typename T > MHGaf`7ro  
struct result_1 ,c 0]r;u!  
  { 5bd4]1 gj  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; VV sE]7P ]  
} ; %cJdVDW`L  
q29d=  
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: ;9q$eK%d  
/O`R9+;  
template < typename T > MO|Pv j~[  
struct   ref ,@I\'os  
  { GIfs]zVr`  
typedef T & reference; KFy|,@NI  
} ; PZ#aq~>w  
template < typename T > mo,"3YW  
struct   ref < T &> a54S,}|  
  { na 0Zb  
typedef T & reference; mX, @yCI  
} ; qQ1D}c@  
R^]a<g,  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ~f( #S*Ic  
kWs:7jiiu  
template < typename T > iRqLLMrn  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const cVYu(ssC4  
  { d*=qqe H  
  return l(t) = r(t); 02)Ybp6y  
} +UX} "m~W  
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。 vl?fCO  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 54/ZGaonz  
j^eM i  
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 kBY#= e).  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: t;:Yf  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 vE)d0l"  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 L(X}37  
最后的布局是: lQ"t#b+  
                Add P ?96;  
              /   \ 7HL23Vr k  
            Divide   5 LX #.  
            /   \ *Wcq'S  
          _1     3 aC<fzUD;  
似乎一切都解决了?不。 jpOcug`f  
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。 YG)7+94  
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。 ,u!_mV  
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: W)Y:2P<.  
uC6e2py<[  
template < typename Right > F5M{`:/  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ~ H"-km"@  
Right & rt) const woN d7`C}7  
  { Hq>rK`  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); O* )BJOPa  
} 75A60Uw  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 pK'D(t  
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。 23opaX5V=  
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@<j)3P  
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。 6;Mv)|FJF  
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。 3E>]6  
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? IxY!.d_s|~  
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: 7t78=wpLc  
E/D@;Ym18  
template < class Action > 3wfJ!z-E8  
class picker : public Action U.<ad  
  { c:s[vghH^#  
public : 6 \ %#=GG  
picker( const Action & act) : Action(act) {} &yqk96z  
  // all the operator overloaded z^y -A ?  
} ; GkKoc v  
FY]Et= p  
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。 ~dLe9-_9  
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: ?3i<^@?  
5"+;}E|q  
template < typename Right > |Z$)t%'  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const qSaCl6[Do  
  { E.^u:0:P  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); k\ZU%"^J  
} $]?M[sL\N7  
dQ#oY|a  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > lg 1r]  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 u:,B&}j  
: %U lNk  
template < typename T >   struct picker_maker -NDB.~E^DJ  
  { %*Yb J_j7  
typedef picker < constant_t < T >   > result; tcI Z 2H%  
} ; +Lo,*  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > uiWo<}t}{  
  { I#W J";kqB  
typedef picker < T > result; wqyF"^It"  
} ; s##XC^;p[  
KnK\X>:  
下面总的结构就有了: b'RBel;W  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 }q?q)cG  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 !{ORFd  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ={{q_G\WD  
至此链式操作完美实现。 4=|oOIhgb  
yWi?2   
Cn>t"#zs!~  
七. 问题3 |]?7r?=J9v  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 #Q|ACNpYM  
<,9rXjeRl  
template < typename T1, typename T2 > ]_4HtcL4  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '9AYE"7Ydk  
  { +.X3&|@k  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ,@Elw>^  
} !ed0  
yQC8Gt8  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: jW}hLjlN  
CR-2>,*a9  
template < typename T1, typename T2 > cn'r BY  
struct result_2 XZ/cREz^s  
  { :} o{<U  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; *bi;mQ  
} ; (T",6xBSG  
iF"kR]ZL  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? FXid=&T@0D  
这个差事就留给了holder自己。 quFNPdP  
    q]y{ 4"=5  
SqoO"(1x  
template < int Order > eW[](lGWM  
class holder; )U{IQE;T#  
template <> AQ,%5MeqJ  
class holder < 1 > w X.]O!^X~  
  { L0ZAF2O  
public : &=lh Kt  
template < typename T > ` )~CT  
  struct result_1 N2Cf(  
  { <ol? 9tm  
  typedef T & result; +^%0/0e  
} ; @$?*UI6y  
template < typename T1, typename T2 > {.r9l  
  struct result_2 H8!lSRq  
  { H7Pw>Ta ;  
  typedef T1 & result; Wk]E6yz6  
} ; j8ac8J,}c  
template < typename T > uecjR8\e  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [ _&z+  
  { 2c5)pIVEy  
  return (T & )r; [Y6ZcO/-i  
} x|3G}[=  
template < typename T1, typename T2 > ^]$rh.7&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~|`jIqU  
  { G\*`%B_ n  
  return (T1 & )r1; 44UN*_qG  
} n5?7iU&JIo  
} ; 'Y>@t6E4  
,^qHl+'  
template <> N\ zUQ J  
class holder < 2 > sQT<I]e  
  { RIF*9=,S  
public : L>,xG.oG  
template < typename T > M =GF@C;b  
  struct result_1 wPpern05  
  { 3:gF4(.  
  typedef T & result; 0y/P  
} ; iM{cr&0  
template < typename T1, typename T2 > <;NxmO<%\  
  struct result_2 :Y&h'FGZm  
  { F=$U.K~1?  
  typedef T2 & result; <J!?eH9f  
} ; .Kk'N  
template < typename T > E}|IU Pm  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const a.SxMF  
  { e41r!od  
  return (T & )r; }yM!o`90  
} =M34 HPG  
template < typename T1, typename T2 > +\MGlsMK@.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const YHo*IX')C?  
  { AXpyia7nU  
  return (T2 & )r2; P? LpI`f  
} uq@_DPA7  
} ; NKRH>2,  
$(pVE}J  
] U[4r9V  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 oo!JAv}~  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: [L>AU; :  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: /3 d6Og  
?,*KAGg%  
return l(i, j) = r(i, j); ef -PlGn  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) qjLFgsd  
[u/Wh+  
  return ( int & )i; fMRMQR=6B  
  return ( int & )j; (Bu-o((N@0  
最后执行i = j; i8` 0-  
可见,参数被正确的选择了。 stlkt>9  
DX8pd5 U  
@%$<,$=  
CrEC@5 j  
K=;oZYNd  
八. 中期总结 9AZpvQ  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: oF(|NS^  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 UN`O*(k[  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 rs:a^W5t  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor SR { KL#NC  
Bl v @u?  
-<aN$O  
DsGtc<l%  
R8fB 8 )  
LT) G"U~  
九. 简化 ]08 ~"p  
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。  :O{ ZZ  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 A$ o?_  
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: & 13#/  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ,c[f/sT\  
  +-*/&|^等 5U%a$.yr  
2. 返回引用。 9Zpd=m8dU  
  =,各种复合赋值等 " IC0v9  
3. 返回固定类型。 <I^Tug\M+  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 0o-KjX?kP  
4. 原样返回。 qX!P:M  
  operator, .06[*S  
5. 返回解引用的类型。 w:o,mzuXK  
  operator*(单目) vrvOPLiQ  
6. 返回地址。 f;%\4TH?  
  operator&(单目) #N `Z)}Jm  
7. 下表访问返回类型。 @(LEuYq}  
  operator[] 8hm|9  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 5j-? Uf  
  operator<<和operator>> bupDnTF  
:LBRyBV  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 p*" H&xA@  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: E=8$*YUW(g  
[78^:q-/0  
template < typename Left > uOprA`3  
struct value_return j43-YdCJ  
  { @j?)uJ0Q  
template < typename T > ,.&y-?  
  struct result_1 jsnk*>j  
  { ayoqitXD?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 84u %_4/  
} ; 4Rev7Mc  
hQ}B?'>  
template < typename T1, typename T2 > N?krlR  
  struct result_2 @F0+t;  
  { U<mFwJ C]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ,xsFBNCC  
} ; )%]`uj>*[  
} ;  w#\*{EN  
l<=Y.P_2  
pcjb;&<  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 5t~p99#?  
'J"m`a8no  
下面我们来剥离functor中的operator() 7>>6c7e  
首先operator里面的代码全是下面的形式: dUL3UY3  
k874tD  
return l(t) op r(t) 7!"OF  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) q\a'pp9d  
return op l(t) _qQB.Dzo:  
return op l(t1, t2) /4PV<[ :_  
return l(t) op >@9>bI+Q  
return l(t1, t2) op cq \()uF'c  
return l(t)[r(t)] p8a \> {  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] @ 80Z@Pj  
P n|*(sTl  
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: beCTOmC  
单目: return f(l(t), r(t)); ;OynkZs)  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); *%wfR7G[B  
双目: return f(l(t)); Km9Y_`?  
return f(l(t1, t2)); yYM_  
下面就是f的实现,以operator/为例 2dUVHu= +  
'CSIC8M<j  
struct meta_divide (R)(%I1Oz  
  { O4i5 fVy{  
template < typename T1, typename T2 > }+Ne)B E  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) jLu`DKB  
  { K}p!W"!o  
  return t1 / t2; &E&e5(&$  
} !R.*Vn[  
} ; V"{+cPBO)  
uNSbAw3  
这个工作可以让宏来做: dJ}E,rW}  
$Q cr  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\  B1!b@0^  
template < typename T1, typename T2 > \ 0kdPr:B Q0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; N ?mTAF'M  
以后可以直接用 o<r|YRzQl  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) kxp, ZP  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 g1s\6%g  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) N-4k 9l1  
* vMNv  
_H+|Ic  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 5VG[FY6Pl  
#A '|O\RGP  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > U ,wJ8  
class unary_op : public Rettype s]z-d!G  
  { SsE8;IGH  
    Left l; 39(]UO6^;  
public : "\9!9U#!  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} d!i#@XZ^  
-0/5 !  
template < typename T > }t^N|I  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k[p7)ec  
      { oSOO5dk:z  
      return FuncType::execute(l(t)); xF4>D!T%8  
    } tgPx!5U  
Y]SX2kk(2  
    template < typename T1, typename T2 > ~Yw`w 2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ZFAi9M  
      { sm~{fg  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ~;*SW[4  
    } SXW8p>1Jw  
} ; (!@ Q\P  
mu?6Phj  
bo  J  
同样还可以申明一个binary_op `N69xAiy  
Ikn)XZU^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > V{j>09u  
class binary_op : public Rettype ?!:$Z4G  
  {  '9Hah  
    Left l; IP]"D"  
Right r; 8 N5ga  
public : Q8kdX6NMd&  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^gK8 u]>  
Rt[zZv  
template < typename T > t'@qb~sf  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !u0qF!/W  
      { lo%:$2*'p  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); nK" XyZ&  
    } u&!QP4$"z  
2$MIA?A"Y  
    template < typename T1, typename T2 > f;u<r?>Z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Gqz<;y  
      { ;gC.fpu  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); #=G[ ~m\  
    }  .UUY9@  
} ; $~[k?D  
Ie[8Iot?bn  
tCJ+OU5/  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 4\.1phe$a  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 4nfpPN t  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) d&dp#)._8  
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。 &3Q!'pJJ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Z*}5M4  
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。。。 rl0sN5n  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ~e ,D`Lv  
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) i9qn_/<c  
下面是修改过的unary_op =-r[ s%t &  
yH'vhtop  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > r pv`%  
class unary_op G8y:f%I!b  
  { I?l%RdGW  
Left l; Jv|uI1V  
  =lzRx%tm  
public : ZZ<uiN$  
5w\>Whbd  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;<JyA3i^V,  
nty^De%  
template < typename T > meHnT9a^  
  struct result_1 XF`,mV4  
  { PfaBzi9?f  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; N6"b Ox J(  
} ; f xWW "B*A  
0'giAA  
template < typename T1, typename T2 > %V>Ss9;/8  
  struct result_2 NDJIaX:]  
  { iBq|]  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; PhHBmM GL  
} ; = h _>OA  
`kn 'RZR  
template < typename T1, typename T2 > 7gLN7_2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L8&$o2+07r  
  { '.sS"QdN  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); y|BRAk&n  
} 8E m X  
"Dc6kn^}3  
template < typename T > *?zyF@K{%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %6\e_y%  
  { BI'}  
  return OpClass::execute(lt(t)); `uO(#au,U  
} IA\CBwiLj  
Mpfdl65  
} ; T ~9)0A"]  
QBg~b{h  
nhfHY-l} 7  
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 %Ts6M,Fpp  
好啦,现在才真正完美了。 7IrbwAGZ3  
现在在picker里面就可以这么添加了: y#4f^J!V  
'l%b5:  
template < typename Right > vo9DmW  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const %_rdO(   
  { @l7~Zn  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); HA?<j|M  
} Hh_Yd)  
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。 d-=RS]j;j  
J YA  
)T-C/ 3  
He#5d!cf:M  
xz-z" 8d  
十. bind uQwKnD?F+e  
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。 Xknp*(9  
先来分析一下一段例子 <5 R`E(  
F~;G [6}  
7oj ^(R,  
int foo( int x, int y) { return x - y;} G:W4<w  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 u&q RK>wLa  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 .?L&k|wX-  
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。 HN/ %(y  
我们来写个简单的。 v"y0D  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 0b )^#+  
对于函数对象类的版本: FT*OF 3  
,_STt)  
template < typename Func > {XT3M{`rWL  
struct functor_trait &n_aMZ;  
  { ?;s}GpEY:  
typedef typename Func::result_type result_type; njbEw4nX  
} ; hJr cy!P<a  
对于无参数函数的版本: B0_[bQoc1  
Ck71N3~W  
template < typename Ret > s*"Yi~  
struct functor_trait < Ret ( * )() > O~E6"v Q  
  { [D8u.8q  
typedef Ret result_type; Q}pnb3J>T  
} ; ' }G! D  
对于单参数函数的版本: W'3&\}  
[I4:R_\  
template < typename Ret, typename V1 > [(Z sQK  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > So&an !  
  { zh5$$*\  
typedef Ret result_type; J^}w,r *=  
} ; o5!"dxR  
对于双参数函数的版本: Q_ zGs6  
*h+@a  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Pm2T!0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > .T*K4m{b0  
  { :6~DOvY  
typedef Ret result_type; O}4(v#  
} ; e,Ih7-=Er,  
等等。。。 f s8nYgv|Q  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy KC+C?]~M  
qTbY'V5A  
template < typename Func > 1ga-8&!  
struct func_return ]:lqbg[J  
  { 1`t4wD$/  
template < typename T > mcbr3P  
  struct result_1 m!{}Y]FZn  
  { I)wjTTM5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5|&:l8=  
} ; ]zGgx07d  
X bF;  
template < typename T1, typename T2 > $~h\8  
  struct result_2 x"hZOgFZ  
  { +-b:XeHSZ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; fZoV\a6Kj  
} ; Dj=OUo[[d  
} ; 2h<{~;  
.rfufx9Sw  
{fkW0VB;  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 K\Oz ~,z  
(C< ~:Y?%  
template < typename Func, typename aPicker > %+PWcCmn  
class binder_1 J. ]~J|K  
  { : K%{?y  
Func fn; 9fk@C/$  
aPicker pk; #[.vfG  
public : 'qGKS:8  
Y2&>;ym!  
template < typename T > )&G uZ  
  struct result_1 h/h`?vWu  
  { DP2 ^(d<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; MQL1/>j;  
} ; ,2Y P D4  
fz%I'+!  
template < typename T1, typename T2 > E)eRi"a46  
  struct result_2 '4gi*8Y  
  { YkRv~bc1]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }E=:k&IDPB  
} ; SU0K#:  
L nQm2uF  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} "CYh"4]@rD  
ldjypEa}  
template < typename T > T[mo PD5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f/spJ<B).4  
  { EJ$-  
  return fn(pk(t)); =bJj;bc'5  
} #;Yn8'a~  
template < typename T1, typename T2 > u{0'" jVJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >KjyxJ7  
  { % K$om|]p  
  return fn(pk(t1, t2)); w7b?ve3-  
} \Mk;Y  
} ; 't2dP,u<-  
\3P.GS{l  
Vp =  
一目了然不是么? 1}#(4tw)  
最后实现bind >>lT-w  
hg}Rh  
:e-&,K  
template < typename Func, typename aPicker > EleK*l  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) >QwZt  
  { pfj%AP:  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); d*%-r2K  
} yZf+*j/a7  
(<ybst6+I  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ?b',kN,(  
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。 az7<@vSXi  
/0(2PVf y  
十一. phoenix GO@pwq<  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: l~.}#$P]  
1jdv<\U   
for_each(v.begin(), v.end(), ,E]u[7A  
( Wsb=SM7;  
do_ 5oz[Njq4  
[ 1tvgM !.  
  cout << _1 <<   " , " c5_?jKpl  
] >G`=8Ku  
.while_( -- _1), (k?,+jnR  
cout << var( " \n " ) 4l! ^"=rh  
) 3c5=>'^F  
); xyO]Evg  
ygm4Aj>  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: g%z?O[CN  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor r>+Hwj0>  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 O=os ,'"  
那么我们就照着这个思路来实现吧: F(E3U'G  
r!eCfV7  
9moenkL  
template < typename Cond, typename Actor > }8E//$J  
class do_while ?}*A/-Hx0U  
  { 'T54k  
Cond cd; Y21,!$4gb  
Actor act; Q1qf'u  
public : 8Rq+eOP=S  
template < typename T > <fX]`57Dc`  
  struct result_1 }{*((@GY}  
  { Wx}+Vq<q  
  typedef int result_type; *#j+,q!X  
} ; ~8'4/wh+8  
K~nk:}3Ui  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} wyO@oi Vn  
XAuB.)|  
template < typename T > .+XGbs]kCi  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "rz|sbj  
  { 9F~U% >GX  
  do EZkg0FhkZ  
    { q|J3]F !n  
  act(t); x1)G!i  
  } ^ri?eKy.-g  
  while (cd(t)); )i&9)_ro  
  return   0 ; v#/Uq?us  
} 9WQC\/w  
} ; E?|"?R,,,  
 5#JGNxO  
)I<p<HQD  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). J&~nD(&TY  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。  eWO^n>Y  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 j3QpY9A  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 /#J)EH4p  
下面就是产生这个functor的类: |RQ19m@  
<a *X&P  
=Haqr*PDx  
template < typename Actor > 3=xb%Upw  
class do_while_actor }'{39vc .  
  { }zVPdBRfm  
Actor act; ADRjCk}I  
public : VHX&#vm*  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} BsVUEF,N  
 "m3:HS  
template < typename Cond > ShanwaCDqv  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; nf!RB-orF  
} ; Y >-|`2Z  
po_||NIY  
4%O*2JAw  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 lp5`Kw\  
最后,是那个do_ jh.W$.Oq  
juuBLv  
JDVMq=ui  
class do_while_invoker "H>L!v  
  { ;J pdnV  
public : UD [S>{  
template < typename Actor > mg)lr&-b  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 1E!0N`E  
  { -}k'a{sj=  
  return do_while_actor < Actor > (act); <by}/lF0  
} o[*</A }  
} do_; '2=u<a B  
O4FW/)gq  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ' >> IMF  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 %7BVJJp2  
最后来说说怎么处理break和continue QZk:G+ $  
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。 ]H7_bix  
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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