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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Yc`PK =!l  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 WQ1K8B4  
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, BbG=vy8'l  
o>^ @s4t  
9i`MUE1Sh  
!*!i&0QC~R  
  class filler 6^QSV@N|  
  { /P[@o  
public : @W.0YU0|J  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 2{A/Fbk  
} ; l\6.f_  
/St d6B*  
(.~,I+Cz'  
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: tSX,*cz  
CyKupJ.Fq  
z{ (c-7*  
M?v`C>j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); fO{'$?K  
s*tzU.E (  
fq(3uE]nC  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 -Gj."ks  
$h|8z  
.2f0e[J  
)U +Pt98"  
二. 战前分析 *@E&O^%cO  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 2>F `H7W  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 #9/S2m2\YG  
# XeEpdE  
F*_ytL  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7hAc6M$h;  
  /* --------------------------------------------- */ A 6j>KTU  
vector < int *> vp( 10 ); A3A"^f$$  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); rrrn8b6  
/* --------------------------------------------- */ #@Rtb\9  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); '/GZ/$a_l  
/* --------------------------------------------- */ 0 czEA  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); BDcA_= ^R&  
  /* --------------------------------------------- */ h,x'-]q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); O[5u6heNMr  
/* --------------------------------------------- */ JL=s=9N;3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); &\5%C\0Z<  
A)HV#T`N  
;@/vKA3l.  
Lw<%?F (  
看了之后,我们可以思考一些问题: D8=a+!l-  
1._1, _2是什么? #vPf$y6jCI  
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。 m%.7l8vT  
2._1 = 1是在做什么? UEH+E&BCC  
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。 ^~DClZ  
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。 %&&;06GU}  
 MuP&m{  
ZJ'FZ8Sx  
三. 动工 _8s1Wh G  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 8?[#\KgH1  
6B&ERdoX  
kWxcB7)uk  
%R-KkK<S  
template < typename T > de q L  
class assignment p77  
  { 8gXf4A(N  
T value; ~Aoo\fN_U  
public : e) kVS}e?  
assignment( const T & v) : value(v) {} vFH1hm  
template < typename T2 > (k<__W c_t  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } (T8dh|  
} ; dL|*#e  
q":0\ar&QT  
} !1pA5x$  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Na>?1F"KHk  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment qAirH1#  
*K=Yrisz  
S)z5=N(Xz  
g6(u6%MD  
  class holder > m##JzWLr  
  { NSDls@m  
public : l3;MjNB^V  
template < typename T > PJ'.s  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 8BggK6X  
  { dH+oV`  
  return assignment < T > (t); )jm u*D5N  
} 9p%8VDF=  
} ; {"@E_{\  
(7?jjH^4  
I>%@[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: '/ GZ,~q  
O`2hTY\  
  static holder _1; +HfZs"x  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ehr,+GX  
ALl0(<u67  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5}he)2*uD  
而不用手动写一个函数对象。 Fy-|E>@]D  
. J.| S4D  
Qhsk09K_=4  
6^v HFJ$  
四. 问题分析 U=>4=gsG  
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。 Z*M-PaU}  
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。 sI#r3:?i  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 8~eYN- #W&  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 I+FQ2\J*H  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 (  V H0+  
v@;!fBUt  
五. 问题1:一致性 707-iLkt.1  
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?| |c3Yh,Sv  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 jLgx(bMn  
)@\m0bnF  
struct holder X0Z r?$q  
  { UWW_[dJr   
  // hwB>@r2  
  template < typename T > 0Lki (  
T &   operator ()( const T & r) const Wz-7oP%;I  
  { 'qnnZE  
  return (T & )r; -40OS=wpA  
} 8[mj*^P  
} ; z!/ MBM  
h;Se.{  
这样的话assignment也必须相应改动: @Sd l~'"  
oZ"93]3-  
template < typename Left, typename Right > ,`;Dre  
class assignment O*y@4AR"S  
  { BZ -)XF'4  
Left l; xH/Pw?^  
Right r; ?j-;;NNf  
public : E-XFW]I  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} # vBS7ba  
template < typename T2 > ;O Y*`(Id  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } N77EM  
} ; $][$ e  
kKil] L  
同时,holder的operator=也需要改动: " H; i Av  
r4(Cb_  
template < typename T > ju%t'u\'  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const *w_f-YoXp  
  { Oa#m}b  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); &a];"2  
} u@eKh3!  
{5N!udLDr5  
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。 :c^9\8S  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 #E#.`/4  
GPVqt"TY  
return l(rhs) = r; ye-R  
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。 _Vf0MU;3f+  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: _/%,ZoZ2  
SwVdo|%.?  
template < typename Tp > .*+KQ A8  
class constant_t )3RbD#?  
  { -+w^"RBV  
  const Tp t; XVNJ3/  
public : GO=3<Q{;  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} )OgQ&,#  
template < typename T > D?< R5zp  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 6m!%X GZ T  
  {  i%a jL  
  return t; !JE=QG"  
} {9yW8&m  
} ;  T%p/(  
A3=$I&!%  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 35X4] t  
下面就可以修改holder的operator=了 >7^i>si  
[r"`r Bw  
template < typename T > ~Q/G_^U:  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const X9xXL%Q  
  { N&'05uWY}  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); M,j3z #  
} h,WF'X+  
}9,^=g-  
同时也要修改assignment的operator() `OWw<6`k  
U)g2 7*7  
template < typename T2 > ;mYj`/Yj  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } c _faW  
现在代码看起来就很一致了。 "Ooc;xD3<  
(aa}0r5  
六. 问题2:链式操作 AyUiX2=w1  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 g0 NSy3t  
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。 [#hoW"'Q9  
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。 DHnu F@M  
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。 _[_mmf1;:'  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 3vK,vu q  
c5e  wG  
template < typename T > ;[>g(W+  
struct result_1 hRWRXC 9  
  { DRUvQf  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; rBY{&JhS  
} ; |KQkmc  
)^'g2gVK+p  
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: Z(=U ZI?  
t@1 bu$y  
template < typename T > nC> 'kgRt  
struct   ref #lHA<jI  
  { L1i:hgq0]  
typedef T & reference; _~_E(rTn  
} ; `[*nUdG  
template < typename T > KL}o%wfLy  
struct   ref < T &> Q1yj+)_  
  { $JTQA  
typedef T & reference; PfKF!/c B  
} ; u:FFZ  
' 3MCb  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: B}YpIb]d  
ozr82  
template < typename T >  T.{sO`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 'QrvkQ  
  { ZSo#vQ  
  return l(t) = r(t); %tRQK$]c  
} YLEa;MR  
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。 g)@d(EYY  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 UZ"jQJQ  
n2#Yw}7^,o  
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 DfJHH)Ry}  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: RXF%A5FXh  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 _,m|gr ,S  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 XA*sBf  
最后的布局是: #~Z55 D_  
                Add !y{t}|U/d  
              /   \ wC~ra:/?:7  
            Divide   5 4tb y N  
            /   \ q0l=S+0  
          _1     3 aN/0'V|&ym  
似乎一切都解决了?不。 }wh sZ  
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。 =/b WS,=  
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。 g;Lk 'Ky6  
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: j$z<wR7j0  
'.mHx#?7  
template < typename Right > 0;bi*2U  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const RTgR>qI&)  
Right & rt) const | <q9Ee  
  { gPu0j4&-  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); JXBTd=r_oM  
} #cRw0bn:  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 7oK7f=*Q  
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。 :+m8~n$/  
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。 B?G!~lQ)o  
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。 nbGB84  
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。 #`>46T  
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_pjs  
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: fuQb h  
z+Cw*v\Y  
template < class Action >  d Xiv8B1  
class picker : public Action xp4w9.X5(  
  { yl=_ /'*  
public : UY!N"[&  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 5:o$]LkOWC  
  // all the operator overloaded *61+Fzr  
} ; q*^F"D:?k  
4%3R}-'mh  
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。 S-8wL%r  
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: 2K Um(B.I  
@DYxDap{  
template < typename Right > 9EE},D  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const P9\!JH!  
  { .K n)sD1  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); U60jkzIRH  
} */|Vyp-  
6^oQ8unmS  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ZDI%?.U  
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。 Eep*,Cnt0  
eoC@b/F4  
template < typename T >   struct picker_maker #ZPU.NNT?  
  { pnvHh0ck_  
typedef picker < constant_t < T >   > result; )<kI d4E  
} ; kbxy^4"X  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > @LzqQ [  
  { *f?z$46  
typedef picker < T > result; Gg\805L@  
} ; nJvDkh#h1  
e+!+(D  
下面总的结构就有了: t~l uBUF  
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。 RO([R=.`/  
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。 Z]1=nSv  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 eu]t.Co[X  
至此链式操作完美实现。 Nf#8V|  
P?y3YxS  
D};zPf@!p  
七. 问题3 q]-CTx$  
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。 j#C1+Us  
b&y"[1`  
template < typename T1, typename T2 > DRBRs-D  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +0,{gDd+  
  { fVU9?^0/)9  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); wz,T7L  
} *q?-M"K  
f?ImQYqP  
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: nZfU:N  
= }&@XRLJ  
template < typename T1, typename T2 > ]y4(WG;:  
struct result_2 Bc/'LI.%  
  { M<A*{@4$w&  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; X_7cwPY  
} ; Ag>E%N  
A?DgeSm  
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? fjE  
这个差事就留给了holder自己。 urlwn*!^s  
    n9;z=   
p m4g),s  
template < int Order > \WDL?(G<  
class holder; $Vi[195]2  
template <> T,Bu5:@#  
class holder < 1 > JH%^FF2  
  { [|=#~(yYQ  
public : -`iXAyr)m  
template < typename T > \k#|5W  
  struct result_1 an4^(SY  
  { ,_JhvPWR,)  
  typedef T & result; uN:|4/;{&  
} ; },"T,t#  
template < typename T1, typename T2 > ndSM*Fq  
  struct result_2 SNV[KdvP*  
  { GwOn&EpY!  
  typedef T1 & result; BEQ$p) h  
} ; 8sDbvVh1F  
template < typename T > 23lLoyN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const x}g5  
  { B@:c 8}2.  
  return (T & )r; +0w~Skd,  
} a?zn>tx  
template < typename T1, typename T2 > >q'xW=Y j\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3f u*{8.XZ  
  { ^J?ExMu  
  return (T1 & )r1; hmA$gR_  
} *H"IW0I  
} ; gaK m`#  
@} nI$x.  
template <> B?Vr9H7n  
class holder < 2 > S~ dD;R  
  { KjrUTG0oA  
public : ~ wMdk9RQ  
template < typename T > Bs@!S?  
  struct result_1 g> lJZD@  
  { m15MA.R>  
  typedef T & result; fn%Gu s~  
} ; u|!On  
template < typename T1, typename T2 > 0ssKZ9Lc  
  struct result_2 *V\z]Dy-[  
  { /Hox]r]'e  
  typedef T2 & result; iqzl(9o.D  
} ; Qy)+YhE  
template < typename T > *K9I+t"g  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const dLtSa\2Hn  
  { +E8Itb,  
  return (T & )r; 4"OUmh9LHB  
} Yy 4EM  
template < typename T1, typename T2 > -BY'E$]4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const bYuQ"K A$  
  { 0_}^IiG  
  return (T2 & )r2; wq[\Fb`  
} [0_JS2KE  
} ; `EV" /&`  
a@|/D\C  
R^}}-Dv r  
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> >。 G}o?lo\#h  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: S?X2MX  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: dQoZh E  
Uoskfm  
return l(i, j) = r(i, j); D;f[7Cac  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) \hjGw,d  
16iymiLz&  
  return ( int & )i; !Gv*iWg  
  return ( int & )j; _(CuuP$`I  
最后执行i = j; xwjim7# _:  
可见,参数被正确的选择了。 1E(~x;*)  
N30w^W&  
%+WIv+ <  
g$&uD  
-hM nA)+  
八. 中期总结 u N%RB$G  
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: XA cpLj]  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ep"YGx  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 64Ot`=A"  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor lpW|GFG  
h)%}O.ueB  
vepZod}D  
.g CC$  
x^UE4$oo  
E$$pO.\  
九. 简化 4T*RJ3Fz!  
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。 y-UutI&  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 r ]XXN2[jO  
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: 5e!YYt>  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 @ljvTgZ(X  
  +-*/&|^等 %ZN p  
2. 返回引用。 8 S'g%  
  =,各种复合赋值等 J 4$^Hr  
3. 返回固定类型。 !J34yro+s  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) cJEO wAN  
4. 原样返回。 TBfX1v|Z)  
  operator, O"otzla  
5. 返回解引用的类型。 5K1WfdBX7)  
  operator*(单目) X(D$eV  
6. 返回地址。 !i0jk,[B=  
  operator&(单目) /Q7cQ2[EU  
7. 下表访问返回类型。 ZE#f{qF(  
  operator[] j@1rVOmK  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 E,Q>jH  
  operator<<和operator>> GCxtWFXH  
_Qy3A T~  
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。 )ca^%(25!z  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: @w1@|"6vF  
| v? pS  
template < typename Left > 9/lCW  
struct value_return QjW7XVxB#N  
  { RU>Hr5ebo  
template < typename T > H'Mc]zw_,  
  struct result_1 zj!&12w%3  
  { Ua.7_Em  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 5xZ*U  
} ; Oeo:V"  
-+1it  
template < typename T1, typename T2 > ^*7~ Wxk5  
  struct result_2 Nw'3gJ:  
  { j@0/\:1(U  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ;T0Y= yC  
} ; c#q OK  
} ; |aiP7C  
%IS'R`;3  
By=/DVm)=  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait GW ]E,a  
:kycIM]s  
下面我们来剥离functor中的operator() =e7,d$i  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ZeD""vJRY  
)oOcV%  
return l(t) op r(t) @MfuV4*  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) O?uT'$GT  
return op l(t) _VU/j9<+  
return op l(t1, t2) /K mzi9j+  
return l(t) op "ei*iUBN:  
return l(t1, t2) op M\wIpRD,  
return l(t)[r(t)] xCH,d:n=  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] L[zg2y  
eSZS`(#!(  
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: B;'Dh<J1  
单目: return f(l(t), r(t)); &tFVW[(  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); sQ65QJtt0A  
双目: return f(l(t)); ; 6Wlu3I  
return f(l(t1, t2)); _m!TUT8o  
下面就是f的实现,以operator/为例 |irqv< r  
dw)SF,  
struct meta_divide TlEx w0i!  
  { ^'S0A=1  
template < typename T1, typename T2 > Lm<"W_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ||y5XXs  
  { 9X8{"J  
  return t1 / t2; )u7*YlU\I  
} IVYWda0m  
} ; QDlEby m  
o56_t{<  
这个工作可以让宏来做: Dc |!H{Yr  
?3!"js B  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ iw6qNV:\Z  
template < typename T1, typename T2 > \ @%L4^ms  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; daT[2M  
以后可以直接用 kBY54pl  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) zdCeOZ 6  
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 _8C0z=hz  
(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。。。) *|MHQp'A  
V\zf yH\~  
Wvl>iHB  
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 O YGh!sW  
(yFR;5Fo  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @R= gJ:&a  
class unary_op : public Rettype hd~X c  
  { v\*43RL  
    Left l; jsS xjf;O  
public : qr%9S dvx  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} )r v5QH`i  
7<[p1C*B  
template < typename T > o+W5xHe^1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]=p@1  
      { 'iO?M'0gE#  
      return FuncType::execute(l(t)); &~P5 [[Q  
    } G#/}_P  
$ WAFr  
    template < typename T1, typename T2 > Evkb`dU3n  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^4^1)' %  
      { *>!O2c  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); (#* 7LdZ  
    } d% ?+q0j  
} ; '1A S66k  
g(t"+ P  
&| %<=\  
同样还可以申明一个binary_op .lfKS!m2  
_[-+%RP  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > IM&2SSmYNH  
class binary_op : public Rettype 3vPb}  
  { bs!N~,6h  
    Left l; 5uMh#dm^  
Right r; <v;;:RB6c  
public : I*R[8|  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _aVrQ@9  
OaU-4 ~n;  
template < typename T > JqTkNKi/s  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &P&LjHFK  
      { V6"<lK8"  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); jC1mui|Y^  
    } h+Km|  
4g]Er<-P  
    template < typename T1, typename T2 > ?Y2ZqI  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~vnG^y>%  
      { e2Sm.H '  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));  5k.NZ  
    } eRQ}`DjTk  
} ; 7 Xe|P1@)  
0 Vv 6B2<  
vlth\ [  
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 x\r7q  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 2?ac\c6"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ]Mi ~vG q  
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。 ?P[uf  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! _f$8{&`k  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 5Jq~EB{"  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 i rMZLc6  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) w#eD5y~'oo  
下面是修改过的unary_op 2yR*<yj  
2<wuzP|  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ,wE]:|`qJ  
class unary_op 8<M'~G%CEq  
  { mh]'/C_*<w  
Left l; ?-0k3  
  %)T>Wn%b]v  
public : ')t :!#  
+[*VU2f t  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} }\}pSqW  
|n=m{JX\m  
template < typename T > ![3#([>4>  
  struct result_1 xRYL{+  
  { t9S zZ2E  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Xu`c_  
} ; Mit,X  
V %'`nJ!  
template < typename T1, typename T2 > XVAy uuTg\  
  struct result_2 4>nY't;0  
  { B PTQm4TN  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; W-q2|NK  
} ; G$pTTT6#  
$,q~q^0  
template < typename T1, typename T2 > NR-d|`P;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?>5[~rMn  
  { GqumH/;  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); i`/_^Fndyu  
} q\ FF)H  
yjUZ 40Dq  
template < typename T > Ov"]&e(I[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PE3FuJGz  
  { QU^*(HGip  
  return OpClass::execute(lt(t)); $Z6g/bD`E  
} mZ 39 s  
dt(~)*~R  
} ; ;]zV ?9  
lY/{X]T.(  
0xrr9X<  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug QQUeY2}  
好啦,现在才真正完美了。 \O5`R-  
现在在picker里面就可以这么添加了: |m7U^  
%0C<_drW  
template < typename Right > u-PAi5&n  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const #j -bT4!  
  { sS;6QkI"y  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); :+{G|goZ*  
} z+I'N4*^  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 G'IqAKJ  
1ael{b!  
rF:C({y  
z(2pl}  
<+UEM~)  
十. bind qd#?8  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 qp_lMz  
先来分析一下一段例子 .gTla  
Hs/ aU_  
\"Z^{Y[,;  
int foo( int x, int y) { return x - y;} AE`X4q  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 i2KN^"v?N  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 '?dO[iQ$:  
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。 z<aBGG  
我们来写个简单的。 tJ[yx_mf  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: YXI_ '  
对于函数对象类的版本: aTS\NpK&  
XWN ra  
template < typename Func > <WFA3  
struct functor_trait VZo[\sWf  
  { ,Oa-AF/p  
typedef typename Func::result_type result_type; stuj,8  
} ; >QO^h<.>  
对于无参数函数的版本: )3 #gpM  
+\g/KbV7  
template < typename Ret > X{4jyi-<  
struct functor_trait < Ret ( * )() > /a.4atb0  
  { ?q a  
typedef Ret result_type; |U{9Yy6p  
} ; F: %-x=q  
对于单参数函数的版本: l?pF?({  
pgbm2mT9  
template < typename Ret, typename V1 > 4?Pdld  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > FJ0Ity4u6  
  { >KHR;W03  
typedef Ret result_type; gY\X?  
} ; -&4>>h9 _  
对于双参数函数的版本: <knf^D<"  
$/;D8P5/&=  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > nZZNx  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > JPQWRK^  
  { |,3s]b`  
typedef Ret result_type; G165grGFd  
} ; 2N*XzVplN  
等等。。。 )_bc:6Q  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Zjis0a]v~k  
(:9yeP1  
template < typename Func > Fp'qn'){:#  
struct func_return Gl8D GELl;  
  { <vMna< /d  
template < typename T > K$v SdpC  
  struct result_1 rEz-\jLD~  
  { +8qtFog$\g  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9V&} %  
} ; PdiP5S }/  
.T~<[0Ex+U  
template < typename T1, typename T2 > =k.:XblEe[  
  struct result_2 EdGA#i3  
  { ,fWQSc\}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;W%nBdE6|  
} ; g4b-~1[S  
} ; ?LJ$:u  
fP3e{dVf  
cs[_TJo  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 EWOS6Yg7  
;:<z hO  
template < typename Func, typename aPicker > |;xm-AM4r  
class binder_1 A/5??3H  
  { fM,!9}<  
Func fn; q5 eyle6  
aPicker pk; #I> c$dd  
public : YywiY).]@  
WMy97*L<  
template < typename T > + *u'vt?  
  struct result_1 590.mCm  
  { & gF*p  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; m]H[$ Q  
} ; OAigq6[,  
Zop3[-  
template < typename T1, typename T2 > x)evjX=q  
  struct result_2 A8,9^cQ]  
  { N:R6 b5 =}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; n(X{|?  
} ; "FuOWI{in  
2P\k;T(  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} U -RR>j  
 R&oC9<  
template < typename T > [6 d~q]KH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^RL#(O  
  { nc<w DE6  
  return fn(pk(t)); 5x$/.U  
} `O~NT'Ed8  
template < typename T1, typename T2 > Mc8|4/<Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u&4CXv=  
  { 5ggmS<=  
  return fn(pk(t1, t2)); fZQL!j4  
} jA'qXc+\  
} ; t "y[  
-NzO,?  
Dl C\sm  
一目了然不是么? Zl,c+/  
最后实现bind WP(+jL^-  
'Cki"4%<  
'u9,L FO  
template < typename Func, typename aPicker > 8H2zM IB  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 3k YVk  
  { N$'/J-^  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 0*e)_l!  
} oJ\)-qSf  
(CUrFZT$  
2个以上参数的bind可以同理实现。 > L5fc".  
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。 z+@ CzHCN  
yH`4 sd  
十一. phoenix !-G'8a|7  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: bx!uHL=  
4Vv~  
for_each(v.begin(), v.end(), u_kcuN\Sq  
( ^3>Qf  
do_ ,E7+Z' ;  
[ w$5~'Cbi  
  cout << _1 <<   " , " !v/j*'L<M}  
] GUX! kj  
.while_( -- _1), Gp 8%n  
cout << var( " \n " ) $O\I9CGr$  
) >Xz=E0;^Ua  
); ? PIq/[tk  
~Te9Lq|  
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: ~* R:UTBtw  
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 j@w+>h  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 3HtLD5%Q  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ?(C(9vO  
U,G!u=+  
Drn{ucIs  
template < typename Cond, typename Actor > Kmk}Yz  
class do_while Z`_`^ \"  
  { 8}B*a;d  
Cond cd; Cx N]fo  
Actor act; G,jv Mb`+  
public : w)Rtt 9  
template < typename T > |_<'q h  
  struct result_1 d3nx"=Cy0I  
  { JpI(Vcd  
  typedef int result_type; `zRE$O  
} ; cImOZx  
jCJbmEfo9@  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} <5 Ye')+  
.,-,@ZK  
template < typename T > oK-T@ &-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z`FEB0$  
  { 8Ce|Q8<8]  
  do YN=dLr([<  
    { SH oov  
  act(t); su?{Cj6*  
  } 96V@+I  
  while (cd(t)); z XI [f  
  return   0 ; xgdS]Sz  
} i146@<\G{P  
} ; L9lNAiOH  
|*G$ilu  
dz3KBiq  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). xH,D bAC;  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 2&e2/KEWR  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 \+?>KpE,b  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 MC 8t"SB  
下面就是产生这个functor的类: 5} v(Ks>  
'ycr/E&m{  
>e g8zN  
template < typename Actor > t)#d R._q  
class do_while_actor 9/8#e+L  
  { OpNTyKbaD  
Actor act; uTWij4)a  
public : y v$@i A  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} |8QXjzH  
2H,^i,  
template < typename Cond > sIVVF#0}]  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Q140b;Z  
} ; {Df97n%h;  
 #  
1 #zIAN>  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 N WSm  
最后,是那个do_ )aV\=a |A  
"mbjS(-eg  
}NH\Q$IU  
class do_while_invoker fXL&?~fS  
  { QU#u5sX A  
public : iY|zv|;]=  
template < typename Actor > {r.KY  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const BzVF!<!  
  { 4R c_C0O  
  return do_while_actor < Actor > (act); 3?}\Hw  
} ?g ~w6|U(r  
} do_; v$WH#;(\  
8\AyKw  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? T%[&[8{8  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 yLC5S3^1\"  
最后来说说怎么处理break和continue &J]|pf3m  
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。 Mk3~%`  
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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