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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ;M_o)OS3  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 M\Z6$<H?U  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, j^;I3_P  
H*Kj3NgY  
e=Z, Jg  
Sz^5b!  
  class filler ;z IP,PMM  
  { f"9q^  
public : oA =4=`  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} qd#sY.|1  
} ; p"FW&Q=PN  
}*ZHgf]~#  
)~+e`q  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: tvu!< dxZ  
E7CH^]x  
Wo7F  
>OG:vw)E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); phn9:{TI  
&s$(g~ 4gC  
.GsO.#p{  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ;B?DfWX  
dd\n8f  
EvWzq%z l  
5o6>T!  
二. 战前分析 <HJl2p N  
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。 "=+ 7-`  
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 gx&Tt  
r ; xLP  
{.De4]ANh  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); CMCO}#  
  /* --------------------------------------------- */ |R56ho5C  
vector < int *> vp( 10 ); e?Ho a$k  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 98WZ){+,m  
/* --------------------------------------------- */ ;Y; qg  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 59!Fkd3  
/* --------------------------------------------- */ LNa$ X5`  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); `X`2:@gQ  
  /* --------------------------------------------- */ E[*Fz1>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); h-m \%|D  
/* --------------------------------------------- */ KM !k$;my  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); RgGyoZ  
_x? uU  
ObE,$_ k  
;+tpvnV;]  
看了之后,我们可以思考一些问题: GD:4"$)[o  
1._1, _2是什么? >9f%@uSM$3  
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。 }j^\(2  
2._1 = 1是在做什么? >TP7 }u|  
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。 CXO2N1~(J  
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。 S=nP[s  
}Y*VAnY6;  
' /$d0`3B>  
三. 动工 ,N e;kI  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: OI?K/rn  
ph_4q@  
7yz4'L  
IR-dU<<9O  
template < typename T > svuq gSn  
class assignment w 1Ec_y{  
  { >^Yq|~[  
T value; DF g,Xa#  
public : h^*4}GU  
assignment( const T & v) : value(v) {} 2l F>1vH  
template < typename T2 > hTM[8 ~<^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ~O]]N;>72"  
} ; !Mu|mz=  
PZm:T+5H  
;i"*Ll>Q)  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Y)$ ;Ax-D  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment #."Hh<C  
V%_4%  
m1IKVa7-\}  
mCWhUBghR  
  class holder BA:yQ  
  { "F}'~HWZp  
public : -YjA+XP  
template < typename T > js8{]04y  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const b.@P%`@a.  
  { _9?I A  
  return assignment < T > (t); sU!6hk  
} XgxX.`H7  
} ; 4_UU<GEp  
(s1k$@d  
Z{ u a=0  
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: sU"}-de  
cwuO[^S}  
  static holder _1; I`w4Xrd  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 (__yh^h:m  
7;tJK^J`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !bD@aVf?5  
而不用手动写一个函数对象。 nD0}wiL{  
I0'[!kBF|  
T /mI[*1xI  
iajX~kv  
四. 问题分析 L3p`  
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。 NziZTU}  
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。 $Y9jrR'w  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 /\w)>0  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 'Vr$MaO  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 o d7]tOK9  
e.*%K!(  
五. 问题1:一致性 cDoo*  
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?| "ywh9cp  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 i z~ pGkt  
Yyfq  
struct holder 0}:2Q#  
  { Y(+^;Y3U  
  // c\q   
  template < typename T > r,]#b[:.s|  
T &   operator ()( const T & r) const ;),BW g  
  { e } *0ghKI  
  return (T & )r; >z%Q>(F  
} ^@"H1  
} ; {0@& OO:w  
+@Ad1fJi  
这样的话assignment也必须相应改动: t9_E$w^U  
mC z,2K|^~  
template < typename Left, typename Right > ph}j[Co  
class assignment :qvI%1cP=  
  { )g|xpb  
Left l; jS!`2li?{  
Right r; $x#FgD(iI  
public : D&ve15wL  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /oL;YIoQX  
template < typename T2 >  x-'~Bu  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } XG@`ZJhU6  
} ; X]y )ZF26  
Dl&GJ`&:p  
同时,holder的operator=也需要改动: 8*SP~q  
m,R Dr  
template < typename T > PU {uE[  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 1 Vy,&[c~"  
  { &5%dhc4&!&  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); o3Vn<Z$/Cl  
} FkqQf8HB  
/_\#zC[  
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。 vMs;>lhtg  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ,WQ^tI=O  
2`a q**}  
return l(rhs) = r; SMf+qiM-E  
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。 =1oNZKBP  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: `T2<<<  
J R PSvP\  
template < typename Tp > +y#T?!jQYj  
class constant_t W0zbxJKjd  
  { }K(o9$V ^!  
  const Tp t; UzKFf&-:;K  
public : f{lZKfrp  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} MDRe(rF=  
template < typename T > m9md|yS  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const kJ(A,s|  
  { 70B)|<$  
  return t; k]rLjcB  
} CodSJ,  
} ; ;50_0Mv;(:  
_J]2~b  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 *zWWmxcJa  
下面就可以修改holder的operator=了 4.K'\S  
a45 ss7  
template < typename T > l+y}4 k=/  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const }E}8_ 8T6  
  { Y& ] 8 {  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 2uk x (Z  
} 7@PIM5h  
M]HgIL@9#  
同时也要修改assignment的operator() Fvxu >BK  
8V$3b?]  
template < typename T2 > L7mz#CMWf  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } &kQ!KA28  
现在代码看起来就很一致了。 =Z sGT  
IC{F.2D  
六. 问题2:链式操作 Gy@7Xf  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 : &J8.G^  
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{Ys'{q  
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。 }'=h 4yI  
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。 0+b 0<  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct -qebQv  
l SkEuN  
template < typename T > 3^.8.q(6  
struct result_1 \NXQ  
  { *C,N'M<u  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; /.=r>a }l  
} ; 2 [!Mx&^  
&!y]:CC{  
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: kDB iBNdB  
m]IysyFFK  
template < typename T > \,sg)^w@  
struct   ref _a+ICqR  
  { ex?\ c"  
typedef T & reference; RP(/x+V  
} ; ewB!IJxh  
template < typename T > 8,o17}NY,  
struct   ref < T &> u{bL-a8}  
  { L"rcv:QWZa  
typedef T & reference; }r2[!gGd%|  
} ; Y5-kj,CB  
qSQ@p\O~  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ^p_u.P  
135vZ:S  
template < typename T > zH'2s-.bi  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const jxy1  
  { 3ViM ?p  
  return l(t) = r(t); dALK0U  
} 4VIg>EL*  
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。 b Dg9P^<n  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 C>*n9l[M~  
RI@*O6\/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 acOJ]]  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Dw |3Z  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 \]Z&P,}w  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 St>`p-  
最后的布局是: Isovwd  
                Add 8mgQu]>  
              /   \ n=`w9qajd  
            Divide   5 6~W u`  
            /   \ viuiqs5[Bi  
          _1     3 C(]'&~}(  
似乎一切都解决了?不。 .^XH uN&  
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。 `Lz1{#F2G  
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。 n9 fk,3  
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: "g `nsk  
(G8  
template < typename Right > _=6OP8  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 3C"_$?y"  
Right & rt) const vF>gU_gz.  
  { Yg6I&#f7&  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); X&\o{w9%  
} id?_>9@P  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 m.V,I}J.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。 a{_ KSg  
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。 O|UxFnB}  
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。 8U^D(jrz  
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。 aqfL0Rg+`  
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? ck$2Ue2`@w  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: l(Cf7o!  
@\~tHJ?hQd  
template < class Action >  vbKQ*  
class picker : public Action n+quSF)  
  { ,#aS/+;[)  
public : 6+ 8mV8{-8  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Za!w#j%h  
  // all the operator overloaded 1D$::{h  
} ; d_iY&-gq/  
baIbf@t/  
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。 l7Lj[d<n  
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: >h[(w  
pb$fb  
template < typename Right > gPUo25@pn*  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Ea4 * o  
  { 6{7 3p@  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ycjJbL(.  
} B+Q+0tw*i  
XTj73 MWY  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > !~d'{sy6  
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。 Yzd2G,kZ=  
OMd# ^z  
template < typename T >   struct picker_maker =yh3Nd:u  
  { ( 2zeG`  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ~@YQ,\Y  
} ; \[T{M!s  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 0l1.O2 -  
  { u0 BMyH  
typedef picker < T > result; -,/3"}<^78  
} ; 9>{t}I d  
OT+Ee  
下面总的结构就有了: ( H[  
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)+Y}  
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。 \[k% )_  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 l% |cB93  
至此链式操作完美实现。 (+x]##Q  
\=8=wQv  
#gI&lO*\gr  
七. 问题3 <Cr8V'c  
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。 L"^.0*X/d  
~T&% VvI  
template < typename T1, typename T2 > (!ZV9S  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L1F###c  
  { g9|qbKQ:[  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); xDLMPo&  
} !Y|8z\ Q  
fPrb%  
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: Ivjw<XP6K  
IwM8#6;S~  
template < typename T1, typename T2 > _iq2([BpL  
struct result_2 JE9>8+  
  { wlL8X7+:  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 0`Gai2\1@  
} ; R|H[lbw  
= uk`pj  
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? lY->ucS %P  
这个差事就留给了holder自己。 mb~./.5F  
    ;'hi9L  
Lb^(E-  
template < int Order > jjX%$Hr  
class holder; ,{pGP#  
template <> " SLvUzO>q  
class holder < 1 > `1$y(w]  
  { k%^<}s@  
public : ~ z>BfL  
template < typename T > Wk,6) jS=}  
  struct result_1 i[8NO$tN1)  
  { PC[cHgSYU  
  typedef T & result; gjQ=8&i  
} ; vi<X3G6Xh  
template < typename T1, typename T2 > 6I5o2i  
  struct result_2 OFIMi^@  
  { Gj5>Y!9  
  typedef T1 & result; >j) w\i  
} ; ;fj9 n-  
template < typename T > rWqkdi1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %P(;8sS  
  { Kc-Y  
  return (T & )r; #TIX_RXh  
} 2k+= kt  
template < typename T1, typename T2 > fMyE&#}z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .E#<fz  
  { ;hkro$  
  return (T1 & )r1; zdqnL^wb  
} jjX'_E  
} ; 3y/1!A3  
9E^~#j@Zr  
template <> {vLTeIxf.G  
class holder < 2 > rv`2*B  
  { z^gi[ mi  
public : |GuKU!  
template < typename T > ,7t3>9 -M"  
  struct result_1 ;FcExg|k  
  { U%h7h`=F?  
  typedef T & result; 70duk:Ri0  
} ; qPqy4V. ;  
template < typename T1, typename T2 > aN:HG)$@  
  struct result_2 yB=C5-\F  
  { u >81dO]H  
  typedef T2 & result; xJ N|w\&  
} ; 'N*!>mZ<  
template < typename T > jk K#e$7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const cJSVT8  
  { g;(_Y1YQ  
  return (T & )r; FT<H ]Nf  
} (LRNU)vD7$  
template < typename T1, typename T2 > BSOjyy1f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]c5DOv&  
  { B'<!k7Ewy  
  return (T2 & )r2; \y[Bu^tk  
} ~."!l'a  
} ; lfXH7jL2~  
yLjV[ qP  
+g)_4fV0|  
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> >。 AS`2=w  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: %A8Pkr<&E  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: -QN1oK@\mE  
BXNI(7xi  
return l(i, j) = r(i, j); qo)Q}0  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) j p!  
*1\z^4=a]  
  return ( int & )i; 1V-=$Q3 V7  
  return ( int & )j; C2CYIo k$&  
最后执行i = j; k& WS$R?u  
可见,参数被正确的选择了。 GSC{F#:z  
?]s%(R,B5  
NY.}uZ  
~5FS|[1L  
1NuR/DO  
八. 中期总结 fS5GICx8R  
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: hyJ ded&D  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 79 TPg  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 +.S#=  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor J 5Wz4`'  
 CEbzJ   
y>>vGU;  
qUifw @  
UCe,2v%  
\s.1R/TyD  
九. 简化 rny@n^F  
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。 q1U&vZ3]c  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 i:V0fBR[>  
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: g&{gD^9)4  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 )?F $-~7  
  +-*/&|^等 NQDLI 1o  
2. 返回引用。 BPwI8\V  
  =,各种复合赋值等 f<g>dQlE  
3. 返回固定类型。 ov?.:M  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) I/^q+l.=`{  
4. 原样返回。 )w Z49>Y  
  operator, Y8D7<V~Md  
5. 返回解引用的类型。 _=o1?R  
  operator*(单目) "L9C  
6. 返回地址。 N|UBaPS|o  
  operator&(单目) 0q:(-z\S4  
7. 下表访问返回类型。 7k'=Fm6za  
  operator[] >Y,/dyT Zm  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 hO^&0?  
  operator<<和operator>> K?5B>dv@A  
j5PaSk&o=  
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。 di8W2cwz  
例如针对第一条,我们实现一个policy类:  ]# Y|   
0 $n8b/%.  
template < typename Left > ^^n +  
struct value_return T [i7C3QS  
  { M,.b`1-w  
template < typename T > \?bwm&6+r  
  struct result_1 [ED!J~lg8  
  { WpXODkQL  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; }s`jl` `PM  
} ; g2+l@$W  
XD;15a  
template < typename T1, typename T2 > :*mA,2s  
  struct result_2 e*Uz# w:  
  { l84h%,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; a9yIV5_N  
} ; BengRG[  
} ; u3Zzu\{  
EO4" Z@ji  
o>xxmyW|  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait wm); aWP  
s,eld@  
下面我们来剥离functor中的operator() >/7KL2*  
首先operator里面的代码全是下面的形式: j#*asGdp#J  
9F2P(aS  
return l(t) op r(t) }u(d'9u  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) X@6zI-Y %  
return op l(t) X% Spv/8{  
return op l(t1, t2) ^tm++  
return l(t) op >$7wA9YhL  
return l(t1, t2) op -D!#W%y8  
return l(t)[r(t)] xT_fr,P  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] .yctE:n  
 5uQv  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: p{mxk)A  
单目: return f(l(t), r(t)); qT4I Y$h  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); zznPD%#Sc  
双目: return f(l(t)); K$MJ#Zx^  
return f(l(t1, t2)); ;whFaQi 4  
下面就是f的实现,以operator/为例 #JJp:S~`   
c[wQJc  
struct meta_divide OoAr%  
  { JVJ1Ay/be  
template < typename T1, typename T2 > j33P~H~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) )'BJ4[aq\  
  { Ee t+  
  return t1 / t2; MZUF! B  
} pm'@2dT  
} ; s,UN'~e1  
l|@/?GaH  
这个工作可以让宏来做: GibggOj2Q,  
^}i5 0SG:y  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ xZ9}8*Q&:  
template < typename T1, typename T2 > \ :GwSs'$O  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 2a._?(k_y  
以后可以直接用 jMz1s%C  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) \3n{w   
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 m wRL zN  
(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。。。) ,xtK PA  
.LXh]I *  
%{N$1ht^  
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 ch5`fm  
H6%!v1 u  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <F#*:Re_y  
class unary_op : public Rettype .oi}SG  
  { T3u5al  
    Left l; j61BP8E  
public : M `9orq<  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} >D`fp  
f_re"d 3u  
template < typename T > 5{R#h :  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d I#8CO  
      { M5cOz|j/*R  
      return FuncType::execute(l(t)); `_J^g&y~  
    } $L<_uqSk  
an$ ]IN  
    template < typename T1, typename T2 > G*vpf~q?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YA^wUx  
      { *!r\GGb  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); :Fi%Cef|  
    } IS0HV$OI  
} ; h30QCk  
c{m ;"ZCFS  
Z!]U&Ax`Z  
同样还可以申明一个binary_op F(KH-  
SCfkv|hO  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > DuO%B  
class binary_op : public Rettype V 9QvQA r  
  { dVsAX(  
    Left l; 4,w{rmj  
Right r; 0TuOY%+  
public : i">z8?qF  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} JGSk4  
N1s $3Ul  
template < typename T > A1k&` |k   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,IT)zCpaBP  
      { aiR|.opIb  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); sO{0hZkc  
    } Z5*(W;;  
~x0-iBF  
    template < typename T1, typename T2 > GqIvvnw@f  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VJ6>3  
      { {x&jh|f`g  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); O)U$Ef  
    } RK~FT/  
} ; r_g\_y7ua  
m mJ)m  
vHI"C %  
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 I(?|Ox9"?  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 p+`*~6Jj/  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ](9{}DHV  
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。 5&rCNi*\  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! CJ}@R.Zy  
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。。。 3Q*RR"3  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 l9ifUh e  
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) rd"]@ ~v1  
下面是修改过的unary_op y1\^v_.^  
*nsnX/e(-  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ktw!T{  
class unary_op Pv2nV!X6  
  { n7,6a  
Left l; -EkDG]my  
  YW$x:  
public : u'~b<@wHB  
ZTBFV/{  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} S)'q:`tZo  
p=`x  
template < typename T > q| =q:4_L  
  struct result_1 <E}]t,'3  
  { >e$^# \D  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; bZOy~F|  
} ; ^d5./M8Bd  
rCSG@D.  
template < typename T1, typename T2 > l LD)i J1  
  struct result_2 : 7DVc&0  
  { FvI0 J  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; h&k ^l,  
} ; #`#aSqGmc  
Lx:9@3'7'  
template < typename T1, typename T2 > ?9r,Y;,H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zWmo OnK  
  { XF f+efh  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); DHumBnQ  
} 8apKp?~yW  
Tk#&Ux{ZJ  
template < typename T > -TU{r_!Z(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @8M2'R\  
  { :V-}Sde  
  return OpClass::execute(lt(t)); p:Ld)U*  
} vkd<l&zD  
)|^<woli,  
} ; %J ( }D7-,  
s8_NN  
\PMKmJ X0O  
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 ,Qi|g'a  
好啦,现在才真正完美了。 g@6X|W5,J  
现在在picker里面就可以这么添加了: u*-<5& X  
ZNC?Ntw  
template < typename Right > bZ22O"F  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const H"RF[bX(  
  { J!fc)h  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ;Y XrG  
} U*fj5  
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。 =jv$ 1  
sd@gEp)L  
FQ~ead36C  
iN/!k.ybW}  
[BR}4(7  
十. bind  H[!Q  
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。 f, j(uP  
先来分析一下一段例子 u-M$45vct  
)E~\H+FP6  
;3?J#e6;  
int foo( int x, int y) { return x - y;} W;g+R-  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 5<BV\'  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 f{5| }PL  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 SU}oKii /  
我们来写个简单的。 V #\ZS{'J  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: j nA_!;b  
对于函数对象类的版本: Ft8h=  
f5qHBQ  
template < typename Func > ,Yprk%JT  
struct functor_trait Eno2<<  
  { CU^3L|f2N  
typedef typename Func::result_type result_type; @C [|'[xQ  
} ; ,~?A. 5  
对于无参数函数的版本: iK:qPrk-  
-L50kk>h  
template < typename Ret > P<JkRX  
struct functor_trait < Ret ( * )() > e}yu<~v_  
  { }xlmsOHuI  
typedef Ret result_type;  D6!+  
} ; _3G)S+ 7#  
对于单参数函数的版本: +X(^Q@  
3pjYY$'  
template < typename Ret, typename V1 > Jas|P}{=fT  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > {)gd|JV*  
  { >rS<!e%  
typedef Ret result_type; QT l._j@  
} ; #5:A?aj  
对于双参数函数的版本: Qg$Nj=Cw  
yy.:0:ema  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > U\ E{-7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > >A( C9_\  
  { C2|2XL'l(C  
typedef Ret result_type; Xg3[v3m|  
} ; $AhX@|?z  
等等。。。 4m(>"dHP  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy -R \ @W q@  
A;`U{7IST  
template < typename Func > e^_@^(||!6  
struct func_return p#BvlS=D  
  { Qr-J-2s?B  
template < typename T > 7-g4S]r<  
  struct result_1 +9F#~{v`4a  
  { p[cL# fBz  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >!F,y3"5S  
} ; r<N*N,~  
^?xJpr%)  
template < typename T1, typename T2 > Z=[a 8CU  
  struct result_2 )j|y.[  
  { J9c3d~YW  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; LtWU"42  
} ; <$2zr4  
} ; ^o\p|f>f  
dq/?&X  
5@A=, GPUn  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Q~!hr0 ZR  
 `e=n( D  
template < typename Func, typename aPicker > `'.x*MNF  
class binder_1 gH55c aF<  
  { CWsv#XOg]  
Func fn; 7kpW 1tjY  
aPicker pk; 0F'UFn>{  
public : rAw1g,&  
NKhR%H  
template < typename T > u0hbM9U>  
  struct result_1 z n8ig/C  
  { NG!Q< !Y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; OmbKx&>YGz  
} ; "$cT*}br  
24/~gft  
template < typename T1, typename T2 > 6="&K_Q7  
  struct result_2 .p~;U|h"  
  { Vy~$%H94  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; je3n'^m  
} ; <7] Y\{+  
ioCkPj  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} R+hS;F nh%  
q$'&RG  
template < typename T > l:,UN07s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;rAW3  
  { x i,wL0{  
  return fn(pk(t)); ,O{ 5   
} 2e@\6l,!^  
template < typename T1, typename T2 > H).5xx[`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;iNx@tz4  
  { '[8jm=Q#'  
  return fn(pk(t1, t2)); gc) 3  
} tvxcd*{  
} ; F+S#m3X  
''Ec-b6Q-  
e`1s[ ^B  
一目了然不是么? ^O*hs%eO%  
最后实现bind !Qa7-  
>&Q. .`q  
Q.$h![`6  
template < typename Func, typename aPicker > .3&OFM  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) T-i]O*u  
  { Q9zpX{JT  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); %,D%Q~  
} {5-{f=Rk  
S*s9 ?  
2个以上参数的bind可以同理实现。 tah%jRfT&  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 =Fl4tY#X  
wh+ibH}@!  
十一. phoenix gdNp2b  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 7/!C  
SJ+-H83x  
for_each(v.begin(), v.end(), ;#yz i2f  
( &bu`\|V  
do_ `.WKU"To  
[ 4\es@2q  
  cout << _1 <<   " , " /loN Outw  
] :]hfmWC   
.while_( -- _1), 1V?)zp  
cout << var( " \n " ) a Z, Wa-k  
) 0EU4irMa  
); @sO.g_yM  
Z@A1+kUS  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: RE$-{i  
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 f L?~1i =  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Kp;o?5H  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Xrn~ ]P7  
nz l,y,  
`2  
template < typename Cond, typename Actor > sH: &OaA  
class do_while h(sKGCG  
  { i.4[]f[/h  
Cond cd; R~-q! nC  
Actor act; =@l5He.]&  
public : J<@]7)|U  
template < typename T > CFxs`C^  
  struct result_1 >i E  
  { \vQ (  
  typedef int result_type; n//a;m  
} ; )6WU&0>AU8  
WfZ#:G9  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 5UyK1e))  
xGL"N1  
template < typename T > QLl44*@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Fj4:_(%nG  
  { 1+iiiVbMH  
  do 0X w?}  
    { R!CUR~F  
  act(t); v*v&f!Ym&s  
  } Kn|dnq|G  
  while (cd(t)); )dcGV$4t[  
  return   0 ; *A`^ C  
} 0AenDm@9  
} ; XWV~6"  
&LYZQ?|  
t[~i})yS  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). / KM+PeO  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 !<ucwWY,  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 tWI hbt  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Y7HWf  
下面就是产生这个functor的类: kfV}w,  
N@S;{uK  
)\^OI:E  
template < typename Actor > 7lu;lAAP  
class do_while_actor H;`@SJBf  
  { GvY8O|a  
Actor act; [MG:Ym).2`  
public : p9J(,}  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} F!8425oAw  
F{H y@7  
template < typename Cond > `h#JDcT;a  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ;  .~']gih#  
} ; 2e &Zs%u  
mi?Fy0\  
s!Vtw p9  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 V,}cDT>  
最后,是那个do_ uIBV1Qz  
lM]7@A  
:+n7oOV  
class do_while_invoker 5Jp>2d  
  { M Cz3RZK  
public : k9 E ?5  
template < typename Actor > ruVm8 BO  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const K\PS$  
  { x($1pAE  
  return do_while_actor < Actor > (act); gV0ZZ"M  
} i7_BnJJX{B  
} do_; N]~q@x;<)3  
fpUX @b  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? "]% L{a P  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 89l}6p/L  
最后来说说怎么处理break和continue 3%k+<ho(  
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。 N?p $-{  
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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