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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda -FGM>~x  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ' 5xvR G  
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, "sUjJ|  
*Tum(wWZ  
Iy#=Nq=  
5XzN%<_h9  
  class filler d2U+%%Tdw  
  { nXT/zfS  
public : Fxx -2(U  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} PY76;D*`  
} ; 0Lx,qZ'  
E'cI}q  
oiTSpd-  
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: h3rVa6cxM  
xS+!/pBf"Y  
Aryp!oW  
WS6;ad;|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); BS|$-i5L  
V)Sw\tS6g  
gA:unsI  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 )&s9QBo{b  
Mc9JFzp  
]RxJ^'a63  
?ocBRla  
二. 战前分析 r]=Z :  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 =oT4!OUf  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 qx1+'  
ufn% sA  
N#p%^GH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); L-DL)8;`  
  /* --------------------------------------------- */ fl}! V4  
vector < int *> vp( 10 ); GCj[ySCD  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ' >k1h.i  
/* --------------------------------------------- */ yXT.]%)  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); M3VTzwuf^S  
/* --------------------------------------------- */ `>Ms7G9S~e  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); d<cqY<y VA  
  /* --------------------------------------------- */ W P9PX  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); \gFV6 H?`  
/* --------------------------------------------- */ Y&j'2!g  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); }1EtM/Ni{!  
-nQ(.#-n  
SajasjE!^1  
+n>p"+c  
看了之后,我们可以思考一些问题: ix_&os]L_  
1._1, _2是什么? "9X1T]  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 8gxo{<,9  
2._1 = 1是在做什么? lFN|)(X  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Y~k,AJ{ ^  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 &)izh) FA  
`b KJ  
RqKkB8g  
三. 动工 yioX^`Fc(~  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: #Q"04'g  
INEE 37%  
g=$nNQ \6=  
u&Yd+');  
template < typename T > |pZ:5ta#  
class assignment c"diNbm[  
  { +xS<^;   
T value; cI'su?  
public : Py\/p Fvg  
assignment( const T & v) : value(v) {} #wZbG|%  
template < typename T2 > VA @  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } O4cBn{Dq9  
} ; 88VI _<  
 s&iu+>  
zeD=-3  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 pf&U$oR4  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 2O}X-/H  
 K{9  
b!qlucA eE  
!p Q*m`Xo  
  class holder iD<}r?Z  
  { IEe;ygL#  
public : j_.tg7X  
template < typename T > x *a_43`  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const %I;uqf  
  { t$b5,"G1  
  return assignment < T > (t); vDyGxU!#\  
} /m4Y87  
} ; Q$Rp?o&  
l=L(pS3 ~  
o(C;;C(*{  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ( j:eky  
0./Rdf=-1j  
  static holder _1; xyHv7u%*  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 (+}44Ldt  
;M"[dy`dY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); rH'|$~a  
而不用手动写一个函数对象。 k\RS L  
$wbIe"|  
y,K> Wb9e  
gYloY=.Z$'  
四. 问题分析 gX| \O']6  
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。 >vXS6`;  
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。 [ ~kS)  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 6Ilj7m*  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 4wWfaL5"  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 u4'B  
4>/i,_&K K  
五. 问题1:一致性 xZ(d*/6E  
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?| 53?Ati\Y)  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 mC3:P5/c  
R,fAl"wMu  
struct holder "bz.nE*  
  { 03_M+lv  
  // AW'$5 NF>  
  template < typename T > Gzwb<e y  
T &   operator ()( const T & r) const .*Bd'\:F/q  
  { ~%h&ELSw  
  return (T & )r; J ~KygQ3%  
} v5&W)F  
} ; KL*+gq0k  
ge1U1o  
这样的话assignment也必须相应改动: (hh^?  
AmQsay#I_  
template < typename Left, typename Right > P<;Puww/  
class assignment EKS?3z%!  
  { -J0OtrZ  
Left l; B5+$ VQ  
Right r; 9i D&y)$"  
public : v^;vH$B  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ..w$p-1  
template < typename T2 > " t?44[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } {1+meE  
} ; ":qS9vW  
}h* j{b,  
同时,holder的operator=也需要改动: 5bd4]1 gj  
VV sE]7P ]  
template < typename T > qIB2eCXw  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ,1]VY/  
  { ;9q$eK%d  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); /O`R9+;  
} @Fzw_qr M  
,@I\'os  
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。 GIfs]zVr`  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Z-yoJZi  
PZ#aq~>w  
return l(rhs) = r; U[:=7UABU?  
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。 T!Lv%i*|Y  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: [&l+Ve(  
4q(,uk&R[  
template < typename Tp > @Y<fj^]k  
class constant_t eR/X9<  
  { ,b?G]WQrHs  
  const Tp t; KuEM~Q=  
public : R]RLy#j  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} l@]Fzl  
template < typename T > d*=qqe H  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const b@sq}8YD|z  
  { \Ym!5,^o  
  return t; AP8J28I  
} ylDfr){  
} ; @}uo:b:Q  
8#9OSupp  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Cv/3-&5S  
下面就可以修改holder的operator=了 ;Wsl 'e/  
]\]mwvLT  
template < typename T > ymT]ow6C  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const .'4@Yp{=  
  { A7eYKo q  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Z-M4J;J@}  
} 2wgcVQ Awa  
lTFo#p_(  
同时也要修改assignment的operator() "{d[V(lE"  
[4@@b"H  
template < typename T2 > \jS^+Xf?^  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } f# hmMa  
现在代码看起来就很一致了。 s?fEorG  
:c`djM^ll  
六. 问题2:链式操作 XhN?E-WywQ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 {7q8@`Oa  
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。 r5+ MjR  
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。 /Ao.b|mm  
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。 sDu&9+  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct +vPCr&40  
=#wE*6T9  
template < typename T > 0UGAc]!/RZ  
struct result_1 238z'I+$G/  
  { VTi; y{  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; @&9< )1F  
} ; ie7TO{W  
/b6j<]H  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: PWfd<Yf!  
1{ ehnH  
template < typename T > q!q=axfMD  
struct   ref w(ic$  
  { I;9DG8C&v*  
typedef T & reference; JD AX^]  
} ; `_"?$ v2F  
template < typename T > C\|HN=2eh  
struct   ref < T &> 2d<`dQY{l3  
  { qQS&K%F  
typedef T & reference; . ywVGBvJ  
} ; 1KJ[&jS ]  
N ]GF>kf:  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 2%MS$Fto  
|Z$)t%'  
template < typename T > qSaCl6[Do  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const maV*+!\  
  { $]?M[sL\N7  
  return l(t) = r(t); W=2]!%3#  
} dQ#oY|a  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 H{_6e6`e.  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 lg 1r]  
u:,B&}j  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Qr?(2t#  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: NIC.c3  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 9D yy&$s  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 $us7fuKE  
最后的布局是: lH"VLO2l  
                Add mk6>}z*  
              /   \ _$oE'lat  
            Divide   5 ~Q=^YZgn8  
            /   \ lO}I>yo}\  
          _1     3 W=,]#Z+M;  
似乎一切都解决了?不。 QR$m i1Vv\  
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。 ,{Z!T5 |  
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。 }q?q)cG  
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: !{ORFd  
CZ(fP86e  
template < typename Right > T\Jm=+]c!  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Owh:(EJ"d  
Right & rt) const Tb] h<S  
  { \x"BgLSE  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \JNWL yw  
} )=0@4   
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 VxU{ZD~<Z"  
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。 kQrby\F(<  
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。 cOP%R_ak?  
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。 U{HBmSR  
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。 `<% w4 E  
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? xB}B1H%  
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: _~!c%_  
Qaiqx"x3  
template < class Action > hr g'Z5n  
class picker : public Action ;Udx|1o  
  { <In+V  
public : !'=< uU-  
picker( const Action & act) : Action(act) {} i"{znKz vD  
  // all the operator overloaded >}86#^F  
} ; J z-RMX=  
&3P"l.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。 c2yZvi  
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: Angt=q  
EsLtC5]  
template < typename Right > VJtRL')  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const <"LA70Hkk  
  { {%X[Snv  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); M|7{ZE`Y  
} OL623jQX  
nB%[\LtZ?  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @$?*UI6y  
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。 F4g3l    
~JOC8dO  
template < typename T >   struct picker_maker 8`q"] BQN  
  { _No<fz8  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 0Rh*SoYrC  
} ; z@xkE ,j>  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > u"kB`||(  
  { i6E~]&~.v  
typedef picker < T > result;  ;.~D!  
} ; [Y6ZcO/-i  
wgZ6|)!0  
下面总的结构就有了: /tqe:*  
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。 $XrX(l5  
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。 Y,X0x-  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。  e:6mz\J  
至此链式操作完美实现。 lq)[  
Kp/l2?J"  
{JW_ZJx  
七. 问题3 9 NqZ&S  
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。 N\ zUQ J  
sQT<I]e  
template < typename T1, typename T2 > RIF*9=,S  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L>,xG.oG  
  { DXfQy6k'  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); wPpern05  
} N!13QI H  
`W4Is~VVv  
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: l/bZE.GJ  
K)9f\1\  
template < typename T1, typename T2 > 5+*CBG}  
struct result_2 sHHu<[psM  
  { Aj@t*3  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Qf|c^B  
} ; IHe?/oUL"b  
*GM.2``e  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ;vgaFc]  
这个差事就留给了holder自己。 Njs'v;-K  
    *0%G`Q  
tnw6[U!rh=  
template < int Order > CSMx]jbb  
class holder; [3(lk_t  
template <> R9%"Kxm  
class holder < 1 > `AhTER  
  { AJt4I W@  
public : O4,? C)  
template < typename T > E^V4O l<  
  struct result_1 Mog!pmc{  
  { ~ "WN4  
  typedef T & result; ] U[4r9V  
} ; k)S'@>n{u  
template < typename T1, typename T2 > }zHG]k,j  
  struct result_2 x]|-2t  
  { Iz I hC  
  typedef T1 & result; 2Xp?O+b#"O  
} ; A)D1 #,0  
template < typename T > 6?3\P>`3Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;d||u  
  { -@`!p  
  return (T & )r; mvGj !'  
} i8` 0-  
template < typename T1, typename T2 > A)u,Hvn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const p}-B>v  
  { -&r A<j  
  return (T1 & )r1; XE : JL_  
} {8J+ Y}  
} ; >3y:cPTM5  
GP=&S|hi  
template <> @Yh%.#\i%  
class holder < 2 > [!b=A:@  
  { s;YuB#Z  
public : Lz}mz-N  
template < typename T > N uq/y=  
  struct result_1 wnbKUlb  
  { ~ ^) 4*@i6  
  typedef T & result; 0uf)6(f  
} ; 0-zIohSJdQ  
template < typename T1, typename T2 > lag%} ^  
  struct result_2 47 9yG/+\  
  { g2GHsVS  
  typedef T2 & result; 9Zpd=m8dU  
} ; F]^ZdJ2  
template < typename T > A\~tr   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const R]Pv=fn  
  { M`.v/UQn  
  return (T & )r; G^_fbrZjN  
} x<[W9Z'~?9  
template < typename T1, typename T2 > Y%)@)$sK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Y` tB5P  
  { x8E!Ko](  
  return (T2 & )r2; BFMINq>  
} _9b;8%? Yf  
} ; OqA#4h4^  
OG}m+K&<  
aak[U;rx  
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> >。 tD\%SiTg=b  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: RJT=K{2x  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: |fg{Fpc  
\>r<z46x  
return l(i, j) = r(i, j); ma(E}s  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) GJ4R f%  
OO`-{HKt  
  return ( int & )i; &\/p5RX  
  return ( int & )j; UqsX@jL!  
最后执行i = j; 0|@* `-:VO  
可见,参数被正确的选择了。 TClgywL  
FTC,{$  
G,JNUok  
sc &S0K  
fr([g?F%D  
八. 中期总结 ,xsFBNCC  
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: )%]`uj>*[  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 2/V9Or 52  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ![4<6/2gy  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ) v^;"q"  
8.4+4Vxh   
\*k}RKDwT  
W=@]YI  
<hSrx7o  
8\@&~&(y:  
九. 简化 nA>kJSL'$  
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。 b(|1DE0Cv  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 i$!-mYi+Q!  
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: Kn+m9  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 CP!>V:w%9!  
  +-*/&|^等 $d _%7xx  
2. 返回引用。 E8s&.:;+  
  =,各种复合赋值等 U<H< !NV  
3. 返回固定类型。 yCT:U&8%F  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 6`Af2Y_  
4. 原样返回。 ([a[ fi  
  operator, f|X./J4Bl  
5. 返回解引用的类型。 ?oO<PR}y  
  operator*(单目) tW |K\NL  
6. 返回地址。 sX$EdIq  
  operator&(单目) yYM_  
7. 下表访问返回类型。 2dUVHu= +  
  operator[] YFY$iN~B,  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ({_Dg43O'[  
  operator<<和operator>> WN%KA TA  
C|W\qXCqu  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ?XNQ_m8f  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: *iVCHQ~  
OfSHZ;,  
template < typename Left > bhWH  
struct value_return WYklS<B[  
  { :;(zA_-  
template < typename T > 251^>x.R  
  struct result_1 x O~t  
  { 4#^?-6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; \$] V#@F  
} ; ow{SsX  
qFD#D_O6  
template < typename T1, typename T2 > <_~>YJ  
  struct result_2 o|?bvFC  
  { N-4k 9l1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 3A(sT}  
} ; (d2|r)O  
} ; 1JI\e6]I  
ZH<:YOQ  
)|?s!rw +  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait |nFg"W  
8 aHs I(  
下面我们来剥离functor中的operator() q`8M9-~  
首先operator里面的代码全是下面的形式: H=j&uv8  
D L0i  
return l(t) op r(t) J<4 egk4  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) E8=8OX/{Y  
return op l(t) u'BuZF  
return op l(t1, t2) :"4Pr/}rT  
return l(t) op |_^A$Hv  
return l(t1, t2) op I*Q^$YnM  
return l(t)[r(t)] N5%zbfKM  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 9j;L-  
"X }@VT=  
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: SXW8p>1Jw  
单目: return f(l(t), r(t)); (!@ Q\P  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); oS/cS)N20  
双目: return f(l(t)); N=QeeAI}}m  
return f(l(t1, t2)); l12_&o"C~  
下面就是f的实现,以operator/为例 y(!Y N7_A  
P~5[.6gW  
struct meta_divide Uczb"k5  
  { @1w9!\7Vt  
template < typename T1, typename T2 > Gw/imXL  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) !6UtwCVR  
  { o`8dqP  
  return t1 / t2; :bhpYEUMx  
} ^K#PcPF-j  
} ; t'@qb~sf  
!u0qF!/W  
这个工作可以让宏来做: VQQtxHTC3  
$]Vvu{  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ dBKceL v  
template < typename T1, typename T2 > \ ;%j1'VI  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ^\z.E?v%  
以后可以直接用 <{"]&bl  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) El}."}l&  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ,(6U3W*bu  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) l<]@5"wN  
zdoJ+zRtK  
JIl<4 %A  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 *hP9d;-Ar  
J4Ix\r_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > c<`Z[EY(t  
class unary_op : public Rettype ecoi4f  
  { i+2fWi6Z+  
    Left l; MMZdF{5@G  
public : sMq*X^z )?  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;!JI$_ -\  
~e ,D`Lv  
template < typename T > i9qn_/<c  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BixKK$Lo  
      { !8Rsz:7^-  
      return FuncType::execute(l(t)); vT#$`M<  
    } {p{TG5rwX  
@C]Q;>^|  
    template < typename T1, typename T2 > QeK@ ++EVc  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $R'  
      { cZ@z]LY.g  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Yy$GfjJtL]  
    } "t-u=aDl-.  
} ; b#:Pl`n6u  
:jol Nl|a  
/$ -^k[%  
同样还可以申明一个binary_op XQW+6LEQ  
b>B.3E\Pc  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7g}lg8M  
class binary_op : public Rettype '8Q:}{  
  { 8J P{`)  
    Left l; jb!R  
Right r; v[r5!,F  
public : Kd?TIeFE  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )}-,4Iu%  
&B</^:  
template < typename T > Hqel1J  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;^q@w  
      { j{i3lGaN  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); !ys82  
    } 4xg7 oo0iJ  
'.sS"QdN  
    template < typename T1, typename T2 > y|BRAk&n  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8E m X  
      { z$VA]tI(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); lzQmD/i*  
    } _&Hq`KJm  
} ; FCC9Ht8U?  
}/ p>DMN  
gy Jx>i  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 5Av bKT  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 !$/1Q+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) :N \j@yJK  
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。 U#I 8Rd I,  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! /B $9B  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 `aj;FrF  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 2VrO8q(  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) J33enQd  
下面是修改过的unary_op Xndgs}zz  
mVg$z  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > _I$\O5  
class unary_op ^ |k 7g  
  { wj-=#gyAoo  
Left l; tgy= .o]  
  @a08*"lbp  
public : G@YX8!w U  
V &K:~[M  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} mgIB8D+6  
7QXA*.' F  
template < typename T > XYJ7k7zc+Y  
  struct result_1 u!=9.3  
  { C%$:Oq  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7oPLO(0L  
} ; :^c ' P<HM  
#J 1vN]g  
template < typename T1, typename T2 > FKTdQg|NZ  
  struct result_2 J}Q4.1WG$  
  { cs]N%M^s  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~uF%*  
} ; Htg,^d 5  
C+, JLK  
template < typename T1, typename T2 > q5jLK)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0y>]6 8D  
  { YVzcV`4w(  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); }ze,6T*z  
} cQ= "3M)~r  
RTPxAp+\5  
template < typename T > ]bjXbbHd  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FtaO@5pS54  
  { k<1BE^[V  
  return OpClass::execute(lt(t)); DB1GW,  
} 0q|.]:][Eo  
>/*wlY!E  
} ; BoJYP  
>k:BG{$Kae  
IO,ddVO  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug v!\\aG/  
好啦,现在才真正完美了。 85>WK+=  
现在在picker里面就可以这么添加了: i%1ny`Q  
5Ocd2T'  
template < typename Right > +(v<_#wR-  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const qH3<,s*  
  { H3$~S '  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); (AHZmi V  
} (8M^|z}q  
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。 8Iz-YG~%3  
f s8nYgv|Q  
KC+C?]~M  
h5+qP"n!?q  
K"p$ga{  
十. bind >Oary  
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。 c,cc avv{I  
先来分析一下一段例子 t`PA85.|d  
']nB_x7  
[@SLt$9"  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 4dkU;Ob  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 AJ0qq  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 [x`trypg  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 l[KFK%?  
我们来写个简单的。 Y)?dq(  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Z3:M%)e_u$  
对于函数对象类的版本: I6bekOvP  
G8c 8`~t  
template < typename Func > Irk@#,{<  
struct functor_trait deD%E-Ja  
  { r"yA=d'c  
typedef typename Func::result_type result_type; JsNqijVC  
} ; 4vri=P 2%  
对于无参数函数的版本: .C]V==z`[4  
2k\i/i/Y  
template < typename Ret > 3j{VpacZY  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 9fk@C/$  
  { :}r^sD  
typedef Ret result_type; q#fj?`k  
} ; 7qfo%n"  
对于单参数函数的版本: X!+#1NPM  
TW 2OT }  
template < typename Ret, typename V1 > MA\^<x_?L}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 71AR)6<R  
  { ;DMv?-H  
typedef Ret result_type; YkRv~bc1]  
} ; }E=:k&IDPB  
对于双参数函数的版本: D`nW9i7  
Yg 8AMi  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 2ckAJcpEb/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > d/Q}I[J.u  
  { kF:4 [d  
typedef Ret result_type; 19 h7 M  
} ; A>;Q<8rh  
等等。。。 VE4Z;Dr"  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ,|gX?[o  
K".\QF,:  
template < typename Func > n@pm5f  
struct func_return zYf `o0U  
  { y`"b%P)+T  
template < typename T > ~n)!e#p  
  struct result_1 C$X )I~M  
  { [ vU$zZ<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; I }AO_rtb  
} ; ;#np~gL  
\Mk;Y  
template < typename T1, typename T2 > 't2dP,u<-  
  struct result_2 e:9CD-  
  { k+xj 2)d7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; a6K1-SR^6)  
} ; "=l<%em  
} ; "%O,*t  
w(w%~;\kLP  
q 6Q;9,  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 9N(<OY+Dgm  
hZ0p /Bdv  
template < typename Func, typename aPicker > FA 1E`AdU  
class binder_1 G~Xh4*#J  
  { L8<Yk`jx  
Func fn; 3 y!yz3E  
aPicker pk; [aM_.[bf  
public : AXBv']Y  
\cq gCab/2  
template < typename T >  3nfw:.  
  struct result_1 iz'#K?PF_  
  { }D5*   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,E]u[7A  
} ; Wsb=SM7;  
ei 1(A  
template < typename T1, typename T2 > ()=u#y  
  struct result_2 )^+v*=Dc-i  
  { QcyYTg4i  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; xk}(u`:.  
} ; xNG 'UbU  
lQs|B '  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} bP;cDQ(g  
8i!~w 7z  
template < typename T > F(E3U'G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,|?-\?I  
  { 5.J$0wK'6  
  return fn(pk(t)); }8E//$J  
} ?}*A/-Hx0U  
template < typename T1, typename T2 > Ro+/=*ql~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |]7z  
  { sY?pp '}a  
  return fn(pk(t1, t2)); `r"euO r\  
} 846j<fE  
} ; cnAwoTt4  
4;;F(yk8  
mk JS_6  
一目了然不是么? XcJ'w  
最后实现bind O@U[S.IK  
#pJ^w>YNy  
J-g#zs  
template < typename Func, typename aPicker > EUdu"'=4a  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) HjTK/x'_'L  
  { /kLX f_  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); n8"S;:Zm  
} @F_#d)+%>  
RYMOLX84  
2个以上参数的bind可以同理实现。 n50XGv  
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。 \M>+6m@w  
2#Fc4RR;  
十一. phoenix $rf4h]&<  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: WXj}gL`  
84[T!cDk  
for_each(v.begin(), v.end(), T2# W=P  
( %-@`|  
do_ ocwRU0+j  
[ iqCKVo7:M  
  cout << _1 <<   " , " hx$-d}W{  
] Qg+0(odd  
.while_( -- _1), )%8oE3O#  
cout << var( " \n " ) VXvr`U\  
) ;i`X&[y;  
); !pI)i*V|  
:<d\//5<9  
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: =LJc8@<:f  
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 rkA0v-N6v  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 d>:(>@wz  
那么我们就照着这个思路来实现吧: &F" Mkyf  
yTw0\yiO  
po_||NIY  
template < typename Cond, typename Actor > 4%O*2JAw  
class do_while lp5`Kw\  
  { Fz7(Kuc  
Cond cd; [X:mmM0gd  
Actor act; ' pOtd7Vr  
public : R}4o{l6  
template < typename T > H<|I&nV  
  struct result_1 eW)(u$C|qL  
  { KU[eY}   
  typedef int result_type; 6~\z]LZ  
} ; uf,4GPo,  
N$J)Ow  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} T{u!4Yu  
dwks"5l  
template < typename T > }*l V  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~I6Er6$C^  
  { >jAr9Blz]  
  do )F 6#n&2  
    { N m-{$U  
  act(t); vrXmzq  
  } D1bS=> ;,"  
  while (cd(t)); #V[ ?puE@  
  return   0 ; U:>'^tkp  
} b3e:F{n ^  
} ; N!DAn \g  
k;:v~7VF  
~*-ar6  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). _)Uw-vhQiT  
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。 NtMK+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。 ws5x53K  
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。 qWe1`.o  
下面就是产生这个functor的类: CtVY;eG  
(A?{6  
#"d.D7nA  
template < typename Actor > d -6[\S#  
class do_while_actor _GK^7}u  
  { Q17"hO>kC  
Actor act; \/4ipU.  
public : &|P@$O>  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} N]: "3?%  
]@1YgV  
template < typename Cond > XhFa9RC  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 8%JxXtWW`  
} ; (5{|']G  
IjN3 jU  
mnL \c'  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 1Nx.aji  
最后,是那个do_ qEKTSet?  
HyXw^ +tsj  
~c[} %Ir>  
class do_while_invoker _Jj/"?  
  { 2}]6~i  
public : AY:3o3M  
template < typename Actor > +O3zeL  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const =25q Y"Mf  
  { ?RvXO'ml  
  return do_while_actor < Actor > (act); zfL$z,zgf  
} (,Yb]/O*  
} do_; H[V^wyi'z  
hN c;, 13  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? {6)fZpd)@  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ?ECmPS1  
最后来说说怎么处理break和continue T^N Y|Y/  
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。 ,5'LbO-  
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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