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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda P>cJ~F M  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ]-]@=qYu  
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, 1>*<K/\qg  
-CNv=vj 3  
2QD B'xs3  
;5S7_p2]j  
  class filler y")>"8H  
  { 'r3}=z4Y  
public : tg4&j$  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} &l)v'  
} ; w'j]Y%  
sm <kb@g  
Ji:@z%osr  
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: 0L-g'^nn  
~|jy$*m4A  
{:+^[rer j  
-Q8`p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 0pG(+fN_9  
=I3U.^ :  
u01^ABn  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 h(K4AiGE  
yr DYw T  
PhdL@Mr  
T+( A7Qrx%  
二. 战前分析 rkXSy g b  
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。 %-1-J<<J q  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 TUCp mj  
)^xmy6k  
IKj1{nZvDc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); K~N[^pF  
  /* --------------------------------------------- */ ~UFsiVpL  
vector < int *> vp( 10 ); mSp7H!  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); LLN^^>5|l  
/* --------------------------------------------- */ N_}Im>;!  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); jt*@,+e|  
/* --------------------------------------------- */ uQ)]g  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); $^GnY7$!>  
  /* --------------------------------------------- */ x$4'a~E  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); D]y.!D{l2  
/* --------------------------------------------- */ A>S2BL#=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); l;i u`  
cE?J]5#^  
*GnO&&m'B  
WVFy ZpB  
看了之后,我们可以思考一些问题: ]C^*C|  
1._1, _2是什么? QJ'C?hn  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Nzt1JHRS  
2._1 = 1是在做什么? )`0 j\  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 }3e+D  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 6jA Q  
m\Nc}P_"p  
-JkO[ IF  
三. 动工 ^|z>NV5>  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Gd 9B  
=0|evC  
tcZ~T  
C5?M/xj  
template < typename T > 6=D;K.!  
class assignment (6b%;2k  
  { L"0L_G  
T value; j/\XeG>  
public : -0Ek&"=Z^  
assignment( const T & v) : value(v) {} 4v7RX  
template < typename T2 > HF:PF"|3  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } d)HK9T|B  
} ; 7v_e"[s~  
?*0kQo'  
TUt)]"h<  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 YXEZ&$e'  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment {DR+sE  
|ouk;r24V  
 ?auiq  
!ywc).]e  
  class holder _!ed.h.r:  
  { r`@Dgo}  
public : qZ.\GHS  
template < typename T > L.'N'-BV  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const YDwns  
  { Q2o:wXvj  
  return assignment < T > (t); Syb:i(Y  
} =/;(qy9.-R  
} ; m,b<b91  
*SZ<ori  
OR O~(%-(e  
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: U+z&jdnhDR  
//(c 1/s  
  static holder _1; 4^r}&9C ~  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ~H.;pJ{ 8  
0;9 LIL5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); R?(j#bk  
而不用手动写一个函数对象。 sQkP@Y  
N78Ev7PN  
/i<g>*82  
bF.Aj8ZQ  
四. 问题分析 '"&?u8u)  
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。 KK?}`o  
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。 Z7Kc`9.0|  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 *QLbrR  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 vc<8ApK3V  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 nsPM`dz/  
$I'ES#8P6  
五. 问题1:一致性 v{9eEk1  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| #KIHq2:.4  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 JkKI/ 5h  
hE;  
struct holder QxK%ZaFZA  
  { #>0nNR[$Y  
  // w/&#UsEIr  
  template < typename T > J-U}iU|  
T &   operator ()( const T & r) const NH{0KZ R  
  { uW]n3)7<I  
  return (T & )r; gG}<l ':  
} oyUf/ Sl  
} ; @'S-nn,sO  
Mqq7;w@(J  
这样的话assignment也必须相应改动: M8h9i2  
wDsEx!\#  
template < typename Left, typename Right > wm}i+ApK  
class assignment yEH30zSt  
  { EfOJ%Xr[,l  
Left l; "G< ^@v9  
Right r; aJub("  
public : | 2mEowAd  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} yPL@uCzA@  
template < typename T2 > 4FYws5]$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ?g!)[p`v  
} ; !nTq"d%(W  
@Fo0uy\ G  
同时,holder的operator=也需要改动: V< J~:b1V  
FsD}N k=m~  
template < typename T > 4Y Kb~1qkk  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const rwU[dqBRhc  
  { .7oz  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 8tsW^y;S  
} r t f}4.  
f@Db._ E  
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。 z7NaW e  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 5{{u #W%=  
0%v p'v  
return l(rhs) = r; O<fbO7.-  
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。 m#Rll[  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: CT/`Kg_  
s I#K01;"  
template < typename Tp > Jcm" i ~  
class constant_t z55P~p  
  { gQ& FO~cr  
  const Tp t; |ONkRxr@!  
public : SFTThM]8M1  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} PX+$Us  
template < typename T > >*EcX3  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const B+,Z 3*  
  { ^lf)9 `^U  
  return t; mim]nRd2v  
} H"m^u6Cmy-  
} ; hV_0f_Og  
7u0!Q\  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 EFhe``  
下面就可以修改holder的operator=了 {~VgXkjsC  
(C1]R41'  
template < typename T > bq]af.o*  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const VDBP]LRF  
  { jrG@ +" }  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); >{V]q*[/;Q  
} /&a[D 2  
5yuR[ VU  
同时也要修改assignment的operator() 1jO/"d.8n  
v:eVK!O  
template < typename T2 > c1Xt$[_  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } &*r YY\I  
现在代码看起来就很一致了。 *o`bBdZ  
]=7}Y%6  
六. 问题2:链式操作 S+7>Y? B!  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 zN0^FXGD  
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。 v~9PS2  
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。 ?FxxH*>"  
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。 >^{}Hjt  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct xbSix:R=Z  
*q\Ve)E}  
template < typename T > gM '_1zs U  
struct result_1 )L<NW{  
  { <%B sb}h,  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; zvL;.U  
} ; A7C+-N  
?v \A&d  
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: ML9ZS @  
KQ9~\No]  
template < typename T > 1.6yi];6  
struct   ref _Y?p =;  
  { Mpzt9*7R  
typedef T & reference; <j+DY@*  
} ; N`h,2!(j  
template < typename T > *VG#SK  
struct   ref < T &> !?,7Cu.5#6  
  { ?Id3#+-O  
typedef T & reference; GWsvN&nr  
} ; 4V@raI-  
c |.~f+  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: @GNNi?EY  
.B_LQ;0:   
template < typename T > O/Ub{=g  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const '[Ap/:/UY  
  { N_Q)AXr)  
  return l(t) = r(t); |`B*\\1  
} bFD vCF  
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。 hLK5s1#K  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 lI~T>Lel2  
094~  s  
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 33IJbg  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: / Vy pN,  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ,j E'd'$  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 -5B>2K F  
最后的布局是: s\O4D*8  
                Add s&&8~ )H  
              /   \ . 7*k}@k  
            Divide   5 &B ?TX.  
            /   \ w*#B_6bG  
          _1     3 p)2 !_0  
似乎一切都解决了?不。 goBl~fqy0  
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。 r{2V`h1/|  
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。 eYNu78u   
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: l Oxz&m  
T6mbGE*IeE  
template < typename Right > @N+ }cej  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ^#i3JMq  
Right & rt) const y#tuwzE  
  { u*}[fQ`aF  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0APh=Alq  
} $mgamWNE8w  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 (B+CI%= D  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 w8veh[%3n  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 WX~: Y,l+u  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 nUb0R~wr$G  
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。 0SS,fs<w3  
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? a9LK}xc={  
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: 2:[ -  
lQ&"p+n  
template < class Action > \iL{q^Im  
class picker : public Action D@W[Nd5MJ  
  { IhR;YM[K  
public : n<,:;0{  
picker( const Action & act) : Action(act) {} mH`K~8pRg  
  // all the operator overloaded 9f=L'{  
} ; Budo9z_w  
fI<|]c}P&J  
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。 [d d KC)tA  
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: o,NTI h  
YzA6*2  
template < typename Right > P55QE+B  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const RKi11z  
  { s2f6;Yc  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ) t#>fnN  
} e};\"^H H  
s2Rg-:7  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > &0`[R*S  
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。 =# /BCL7  
^QG;:.3v  
template < typename T >   struct picker_maker  Uf,fd  
  { }+@GgipyO.  
typedef picker < constant_t < T >   > result; b}APD))*H!  
} ; &"gQrBa  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Z>l%:;H  
  { 5mqwNAv  
typedef picker < T > result; /gH[|d  
} ; xfzGixA  
zNo>V8B(  
下面总的结构就有了: uN;]Fv@Z  
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。 H13kNhV9  
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。 ;h~v,h  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 \+#>XDD  
至此链式操作完美实现。 Bj`ZH~T  
VN/v]  
^yFtL(x,  
七. 问题3 ^'G,sZ6'Nh  
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。 z)_h"y?H{%  
~PZIYG"D  
template < typename T1, typename T2 > ^[g7B"`K5  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c'}dsq\  
  { ExxD w_VGT  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); &:?2IAe  
} yx\I&\i  
`^mY*Cb e  
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: o6ag{Yp  
.|g|X8X  
template < typename T1, typename T2 > FoKAF &h7  
struct result_2 /H'F4->  
  { cii! WCu  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; U9t-(`[j?  
} ; g4f:K=5:  
;^DG P  
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? !mIr_d2"  
这个差事就留给了holder自己。 ?,z/+/:  
    h%PbM`:}6  
0[In5II  
template < int Order > vrX@T ?>  
class holder; > }fw7X  
template <> = P@j*ix  
class holder < 1 > 1+ib(MJ<:#  
  { RlUX][)  
public : TfnBPO  
template < typename T > "n%0L4J  
  struct result_1 [ BZA1,  
  { BI|YaZa+p  
  typedef T & result; Vk:] aveW  
} ; sL!+&Id|  
template < typename T1, typename T2 > (RU\a]Ry  
  struct result_2 13aj fH  
  { SUN!8 qFA  
  typedef T1 & result; YmPNaL  
} ; w#^z:7fI  
template < typename T > _%]x-yH!@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const C8W4~~1S  
  { T*{nf  
  return (T & )r; g>pvcf(  
} (~N[j;W,_W  
template < typename T1, typename T2 > ><wYk)0E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >m+Fm=  
  { TGH"OXV*@  
  return (T1 & )r1; DIBoIWSuR  
} n^iq?u  
} ; !g7lJ\B  
\'CA:9V}  
template <> Bdr'd? u<A  
class holder < 2 > <?FkwW\ ?  
  { i_f\dkol  
public : `e4gneQY  
template < typename T > (sqI:a  
  struct result_1 qV5l v-p  
  { 2bu>j1h  
  typedef T & result; de_%#k1:L  
} ; 9>k_z&<  
template < typename T1, typename T2 > "[dfb#0z`  
  struct result_2 %:}o\ _w  
  { p(6KJK\  
  typedef T2 & result; v3b+Ddp  
} ; A/!"+Yfw  
template < typename T > a.2Xl}2o5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const > JV$EY,  
  { }fJLY\  
  return (T & )r; x@3" SiC  
} u*$]Bx  
template < typename T1, typename T2 >  7 T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "A]#KTP  
  { \l1==,wk  
  return (T2 & )r2; X]}:WGFM  
} +~$pkxD"  
} ; 6d(D >a  
b\S~uFq6  
+_1sFH`  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ]j0/.pG  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: h + <Jv   
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 3X%h?DC  
SW}?y%~  
return l(i, j) = r(i, j); dh_c`{9  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) G%ZP `  
&%`WXe-`R  
  return ( int & )i; 8"}8Nrb0  
  return ( int & )j; a"&cm'\lL  
最后执行i = j; H128T8?r[  
可见,参数被正确的选择了。 MK(~  
_:]g:F[ #  
AsI\#wL)  
x~Dj2 F]  
wJC F"e  
八. 中期总结 bXSAZW f  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: /gn!="J  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 6Ey@)p..E  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Y5c[9\'\  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 5z&>NI  
^J;rW3#N8  
Sc]G7_  
\CX6~  
c:[ ZknnCe  
m(D+!I9  
九. 简化  |nfMoUI  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 v[r 8-0c  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 MdN0 Y@Ll  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: n,d)Wwe_`y  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 w+wtr[;wwL  
  +-*/&|^等 v-BQ>-&s  
2. 返回引用。 IdM~' Q>\  
  =,各种复合赋值等 +D2I~hC0'  
3. 返回固定类型。 t3h){jZ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) \!xCmQ  
4. 原样返回。 53 -O wjpx  
  operator, 7MGvw-Tpb7  
5. 返回解引用的类型。 9w~SzpJ%  
  operator*(单目) zez|l  
6. 返回地址。 +w-J;GLSy  
  operator&(单目) yO}5.  
7. 下表访问返回类型。 x[0O*ty-*<  
  operator[] 7WwE] ^M  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 -QwH|   
  operator<<和operator>> R1*4  
|B^Mj57DO  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 )XHn.>]nc  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 2v2XU\u{t  
<# RVA{  
template < typename Left > !JyY&D~`  
struct value_return x|O^#X(,  
  { tJybR"NQ  
template < typename T > >,E^ R`y  
  struct result_1 Ij$C@hH  
  { =~k c7f{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; U`lK'..  
} ; & +*OV:[;  
fvcS=nRQv  
template < typename T1, typename T2 > wYg!H>5  
  struct result_2 0y6M;"&~E  
  { B]@25  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; L,[Q{:CS  
} ; y)U ?.@  
} ; ?3p7MjvZ  
D}q"^"#T  
nYFrp)DLK  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait .w;kB}$YC  
ZZ7qSyBs?  
下面我们来剥离functor中的operator() 0/b  _T  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ,wwO0,"y7  
Rd&DH_<+^  
return l(t) op r(t) ,/D}a3JD  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) >WIc"y.  
return op l(t) i=cST8!8N  
return op l(t1, t2) l6y}>]  
return l(t) op % /"n(?$ W  
return l(t1, t2) op sVK?sBs]  
return l(t)[r(t)] u0c}[BAF  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 8 {V9)U  
_ i}W1i  
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: 1^4:l!0D  
单目: return f(l(t), r(t)); D2?H"PH  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); +yp:douERi  
双目: return f(l(t)); .VCY|KZ  
return f(l(t1, t2)); "FWx;65CR  
下面就是f的实现,以operator/为例 \&5V';  
I I+y  
struct meta_divide UowvkVa  
  { {aUnOyX_  
template < typename T1, typename T2 > n4/Wd?#`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) MLu!8dgI  
  { #GE]]7:Na  
  return t1 / t2; gvA}s/   
} wSN9`"  
} ; ( Jk& U8y  
n^Ca?|} ,  
这个工作可以让宏来做: }l|S]m!  
^_;'9YD  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ j#1G?MF  
template < typename T1, typename T2 > \ 6^wI^`NI  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *Jd"3Si/  
以后可以直接用 vR!+ 8sy$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)  bDkZU  
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 "lI-/ 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。。。) x b"z%.j  
7nek,8b  
fQJ`&9m*BF  
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 YYv0cV{E  
s;BMj^x  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Y%XF64)6  
class unary_op : public Rettype ABN4kM>%  
  { |O{N_-];.  
    Left l; _MBhwNBxZ  
public : X 0G,tl  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} xB *b7-a  
gV2vwe  
template < typename T >  g2vm]j  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IZ=Z=k{  
      { D&G6^ME  
      return FuncType::execute(l(t)); ^dI;B27E*  
    } [';o -c"!  
VeGSr  
    template < typename T1, typename T2 > 2dD" ^z{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n<.7tr0f\  
      { Qr.{_M  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); jHFjd'  
    } :_8K8Sa  
} ; qyz%9 9  
AxH;psj  
e~]P _53  
同样还可以申明一个binary_op kE&R;T`Gb%  
-9b=-K.y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > . g#}2:3  
class binary_op : public Rettype ~H}Z;n]H  
  { %xkuW]xk  
    Left l; [V'c  
Right r; q"VmuQ  
public : `<YMkp[  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !db=Iz5)  
w <r*&  
template < typename T > imM!Me 0TE  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #{6VdWZ  
      { *~PB  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); k79OMf<v  
    } | .jWz.c  
v;(cJ,l  
    template < typename T1, typename T2 > V IzIl\<aM  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C*YQ{Mz(f  
      { T"g_a|7Tj  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); XJ7B?Z g  
    } 7P$*qj~Vh  
} ; ? NoNg^Of  
Otq3nBZ  
IVxJN(N^  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 VzT*^PFBg  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 (Y~/9a4X  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 59.$;Ip;g  
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。 ]3v)3Wp  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! *d8 %FQ  
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。。。 C. .|O  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 L1kn="5  
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) 5RT#H0/+  
下面是修改过的unary_op D1RQkAZS  
|j+JLB  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > !zK"y[V  
class unary_op ui?@:=  
  { ]-wyZ +a  
Left l; )u(,.O[cw  
  r*{.|>me  
public : \#[DZOI~  
[vr"FLM|9  
unary_op( const Left & l) : l(l) {}  ]! ZZRe  
! Vl)aL  
template < typename T > M(> 74(}]  
  struct result_1 zw3I(_d[  
  { )a^&7  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2m$C;j!D  
} ; OdNo2SO  
Y$OE[nGi%X  
template < typename T1, typename T2 > \(??Ytc<B  
  struct result_2 *L<EGFP  
  { f#c}}>V8  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ja1`S+  
} ; `@y~JNf!  
TFHYB9vV  
template < typename T1, typename T2 > @kSfF[4H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .nY}_&  
  { K-'uE)  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 4l0>['K&{  
} W(62.3d~}?  
-']Idn6  
template < typename T > 3ko h!q+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5B%KiE&p  
  { oyiG04H&  
  return OpClass::execute(lt(t)); F*G]Na@6D  
} X[/7vSqZ@w  
@CM5e!  
} ; N(i.E5&9  
0<V/[$}\D  
&am<_Tn*3  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug rrC\4#H[??  
好啦,现在才真正完美了。 I`+,I`~u  
现在在picker里面就可以这么添加了: Q)E3)),  
otaRA  
template < typename Right > fNda&  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const BJ_"FG  
  { #HP-ne; #  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); aY4v'[  
} B3yTN6-  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ,5U[#6^  
CY=lN5!J  
7`7M4  
Ze/\IBd  
ZG+FX:v  
十. bind 'Jek< 5  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 hKg +A  
先来分析一下一段例子 -~RGjx  
 +mft  
nWc@ufY  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 7z{N}  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 +P 9eE,WR  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 DBGU:V,85  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Z0M,YSnz  
我们来写个简单的。 b{&'r~  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 8*Fn02 p  
对于函数对象类的版本: Ttl m&d+C  
l['p^-I  
template < typename Func > mcidA%  
struct functor_trait @ G!Ir"Q  
  { { 2Ew^Li  
typedef typename Func::result_type result_type; d"E3ypPK  
} ; ue?3;BF 5  
对于无参数函数的版本: kVCWyZh4  
qnQ".  
template < typename Ret > __+8wC  
struct functor_trait < Ret ( * )() > :+w6i_\d5  
  { @d^DU5ats>  
typedef Ret result_type; pUqNB_  
} ; F/1m&1t  
对于单参数函数的版本: CAx eJ`Q  
W2v'2qAs  
template < typename Ret, typename V1 > d@$bPQQ$,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Dk$<fMS,7c  
  { ai?N!RX%H  
typedef Ret result_type; `'5vkO>  
} ; >z/.8!#Q  
对于双参数函数的版本: 3b#L*-  
qQ3pe:n?  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > oC} u  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > k' Fu&r  
  { g]N'6La  
typedef Ret result_type; VpB)5>  
} ; Z]tQmV8e  
等等。。。 G9am}qr  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 5D<ZtsXE  
=-r); d  
template < typename Func > j_h:_D4  
struct func_return $%M]2_W(  
  { |'P$zMAF  
template < typename T > \o72VHG66  
  struct result_1 @TXLg2  
  { B/;'D7i|S  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /J!:_Nq  
} ;  h 7l>(3  
}(XKy!G6  
template < typename T1, typename T2 > k.c.7%|~;  
  struct result_2 Fsx<Sa  
  { );q~TZ[Do  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Px*<-t|R-  
} ; P7Qel,  
} ; v2:i'j6  
 QX<x2U  
*TI?tD  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 i`+bSg  
,=[% #gS  
template < typename Func, typename aPicker > :-Py0{s  
class binder_1 N#-pl:J(  
  { k 9z9{  
Func fn; g*LD}`X/-  
aPicker pk; rcMf1\  
public : ~7*2Jp'  
3/ }  
template < typename T > 10c.#9$  
  struct result_1  O&|<2Qr  
  { kmt1vV.9  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; iI7ocyUv  
} ; C&*1H`n  
+`{OOp=  
template < typename T1, typename T2 > > l0H)W  
  struct result_2 dY~z6bT  
  { |K-`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; qnj'*]ysBC  
} ; xz5A[)N  
w( XZSE  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} PcU~1m1  
^IIy>  
template < typename T > IVxZ.5:L$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +FqE fY4j  
  { 0NC70+4L  
  return fn(pk(t)); Px \cT  
} emnT;kJ>  
template < typename T1, typename T2 > *`Vmncv3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @v#P u_  
  { urjf3h[%  
  return fn(pk(t1, t2)); DR:$urU$  
} 9_O4 yTL  
} ; KAFR.h:p9  
+?m.uY(  
Jut&J]{h  
一目了然不是么? VK1B}5/  
最后实现bind l&qCgw  
Dpw*m.f  
ZDR@VYi+~  
template < typename Func, typename aPicker > %60 OS3  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Xzf,S;XV~  
  { x}?<9(nE c  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); uy3<2L#.  
} yivu|q  
<c pck  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Ls9NQy  
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。 {a:05Y  
AT~,  
十一. phoenix >dt*^}*  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: }:ZA)  
mSxn7LG  
for_each(v.begin(), v.end(), V<0iYi;4=  
( r8Pd}ptPU  
do_ UlE%\L0GD&  
[ rXX>I;`&  
  cout << _1 <<   " , " !`Rh2g*o9  
] ]zSFX =~(S  
.while_( -- _1), "[|b,fxR  
cout << var( " \n " ) U+)p'%f;  
) [fa4  
); ?W'p&(;  
EE!}$qOR  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 1jl !VU6  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Lqj Qv$  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ,JV0ib,  
那么我们就照着这个思路来实现吧: s3Vb2C*  
;[sW\Ou  
`um,S  
template < typename Cond, typename Actor > 5:h[%3'bB  
class do_while (8JU!lin  
  { 7w/IHML  
Cond cd; /9w>:i81  
Actor act; 0Z9DewwP  
public : NXY jb(4:  
template < typename T > +J X;T(T  
  struct result_1 Q6@<7E]y  
  { ;<AcW.jx  
  typedef int result_type; 1PkCWRpR  
} ; +T+@g8S  
#@S%?`4,  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} _>;Wz7  
p~qe/  
template < typename T > g>@JGzMLP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0M_oFx  
  { 0mY Y:?v  
  do K9lgDk"i  
    { RdTM5ANT  
  act(t); yGZsNd {a&  
  } {m.$EoS  
  while (cd(t)); {*ak>Wud  
  return   0 ; ?{{w[U6NE  
} X W)TI  
} ; u epyH  
)h!cOEt  
}htjT/Nm  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). SUncQJJ0S*  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ~Iu!B Y  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 *T|B'80  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 `2s!%/  
下面就是产生这个functor的类: 1uw#;3<L  
La26"C"X  
+L(amq;S  
template < typename Actor > 4q$~3C[  
class do_while_actor ^QB[;g.O  
  { _FLEz|%~  
Actor act; ;?-AFd\i  
public : "/#JC} ]  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Ykbg5Z  
`BPTcL<W  
template < typename Cond > (C2 XFg_  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; yVd^A2  
} ; [m t.2.  
yzA05npTl  
OG,P"sv  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 h~MV=7 lE  
最后,是那个do_ jcH@*c=%e  
8sG3<$Z^  
092t6D}  
class do_while_invoker THA9OXP  
  { XZ rI w  
public : (JhX:1  
template < typename Actor > |.IH4 K  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const I$Nh|eM  
  { {Z.6\G&q  
  return do_while_actor < Actor > (act); PJnC  
} "q4tvcK.  
} do_; "}]`64?  
73WSW/^F  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? &v\F ah U  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 T X`X5j  
最后来说说怎么处理break和continue r );R/)&  
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。 j)1yv.  
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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