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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 8q~FUJhU  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 0"kE^=  
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, 6PJJ?}P^1  
"_1-IE  
)qyx|D  
~f=6?5.wa  
  class filler dx13vZ3[U  
  { XW~ BEa  
public : G{f`K^  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} g2aT`=&Z  
} ; n.a=K2H:V  
nrS[7~  
LN.Bd,  
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: *K}z@a_  
ll(e,9.D  
 mF*?e/  
/h7>Z9T  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Y*kh$E%<#  
qXU:A-IdIl  
Z9"{f)T  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 \2R`q*a+  
4h;f>BG  
{V%%^Zhwy  
Q+N7:o!;<b  
二. 战前分析 y#Mc4?  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 T3G/v)ufd  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 j$|j8?  
5y(t`Fmt  
d(X\B{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); K#l  -?  
  /* --------------------------------------------- */ 5DkK'tCI9Z  
vector < int *> vp( 10 ); )4!CR/ao  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 0H OoKh  
/* --------------------------------------------- */ lTV@b&  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); o5=)~D{/G3  
/* --------------------------------------------- */ NoJnchiU  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); &h7smZO5j  
  /* --------------------------------------------- */ _@#uIOcE  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); _OJ0 < {E  
/* --------------------------------------------- */ '<?v:pb9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ]^*_F  
QH7V_#6bKP  
Jb3>vCIn  
 ko=aa5c  
看了之后,我们可以思考一些问题: J|gdO+  
1._1, _2是什么? Ei{(  
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。 a%Z4_ToLZ  
2._1 = 1是在做什么? IS,zy+w  
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。 DnNt@e2|  
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。 j}rgO z.  
XlPK3^'N)h  
<pTQpU  
三. 动工 er[" NSo  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: u[V4OU}%  
fqcU5l[v,  
!paN`Fz\a  
.N5h V3  
template < typename T > s6uF5]M;2  
class assignment u Q[vgNe*m  
  { ,zAK3d&hj  
T value; bU;}!iVc]  
public : Mvy6"Q:  
assignment( const T & v) : value(v) {} LN@E\wRw{r  
template < typename T2 > aW0u8Dz  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } RNv{n mf  
} ; t(J![wB}  
0Y5LDP  
v%H"_T  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Jh37pI  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment vF9*tK'   
n9]IBIthe  
 OLk9A  
3)6+1Yc  
  class holder %^a]J"Ydi8  
  { L!bfh`  
public : Zz"I.$$[M  
template < typename T > Rro?q  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const h]kn%?fpmB  
  { Z"6 2#VM  
  return assignment < T > (t); cr76cYq"Q  
} ~A8qeaP  
} ; p+orBw3  
FjD,8^SQW  
0n4g $JK7  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: x`]Of r'  
8O~0RYk  
  static holder _1; lo cW_/  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 0zg2g!lh  
y]yine  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); jMN)?6$=  
而不用手动写一个函数对象。 ,9=gVW{  
>%9^%p^  
J?._/RL8-  
1pd 9s8CA  
四. 问题分析 _^_5K(Uq  
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。 <e;jW K  
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。 dv"as4~%  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 f'1(y\_fb  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 c*N50%=4  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Iq)(UfaSve  
ctp?y  
五. 问题1:一致性 {/-y>sm  
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?| YSqv86  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 1)$%Jr  
Kb^>X{  
struct holder 7sXy`+TZ->  
  { j'3j}G%\T  
  // ec`bz "1  
  template < typename T > ,%A)"doaG  
T &   operator ()( const T & r) const bRWIDPh  
  { 8V6=i'GK  
  return (T & )r; *%:@ cbF-M  
} GHv{   
} ; Vd,'  s  
7e1dEgn  
这样的话assignment也必须相应改动: z<a$q3!#  
I`22Zwq:  
template < typename Left, typename Right > LyGUvi  
class assignment yC W*fIaq  
  { ITVQLQ  
Left l; }x]&L/  
Right r; T_eJ}(p  
public : A'Gl Cp  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} G;/Q>V  
template < typename T2 > YnSbw3U.I  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } "\7v  
} ; G@9u:\[l  
5B1G?`]?  
同时,holder的operator=也需要改动: NeHx2m+  
S"zk!2@C  
template < typename T > x5oOF7#5  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const E(_ KN[}S  
  { K]X` sH:  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); (4~X}:  
} Mal<iNN  
ba8 6 N  
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。 ,I ZqLA  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 .hKhrcQp  
a.?v*U@z@#  
return l(rhs) = r; 'fIHUw|  
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。 $`pd|K`  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: =ai2z2z  
N&"QKd l  
template < typename Tp > "# 2pT H~  
class constant_t @}(SR\~N]  
  { _lXt8}:+  
  const Tp t; {=3B)+N  
public : (%bE~Q2P*<  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} w#&z]O9r  
template < typename T > Axlm<3<wf"  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const FY8!g'.Oe  
  { 3E,DipHg  
  return t; \b$<J.3  
} 5X0QxnnV  
} ; W"Z#Fs{n8  
r?pZ72 q  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 1SUzzlRx  
下面就可以修改holder的operator=了 ll%G!VR  
sm   
template < typename T > )|pU.K9qZ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const jJia.#.Ze  
  { ?W!ry7gXO  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); A d/($v5+  
} xI?0N<'.*q  
)7dEi+v52  
同时也要修改assignment的operator() xdZ<| vMR  
mZ7B<F[qV  
template < typename T2 > X'x3esw w  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } V.8%|-d  
现在代码看起来就很一致了。 MU1E_"Z)  
Yl~$V(  
六. 问题2:链式操作 s)k y/ce  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 *g_w I%l  
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。 oxfF`L"  
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。 &tj0M.-  
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。 p x#suy  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct rLzW`  
9 Kbw GmSU  
template < typename T > KQ{Lt?S  
struct result_1 g*y/j]  
  { z]=8eV\  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; v L}T~_=3  
} ; tuLH}tkNY  
u1^\MVO8  
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: ]JdJe6`Mc  
,?(ciO)  
template < typename T > J\=a gQ  
struct   ref Xwq]f :@V  
  { j;\[pg MR/  
typedef T & reference; d>|;f  
} ; q@l(Qol  
template < typename T > E(4w5=8TI  
struct   ref < T &> uv]{1S{tb  
  { jj,r <T  
typedef T & reference; l5k?De_(x  
} ; ORBxD"J&  
: @6mFTV  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ,h&a9:+i  
?:igumeYX  
template < typename T > E'EcP4eL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Wp[9beI*M  
  { ar$*a>'?  
  return l(t) = r(t); BpH%STEN  
} VEs5;]#<2D  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 G\=_e8(  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Kkv<"^H  
g^l RG3a  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Ur!~<4GO  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: eT[&L @l]b  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 %>zjGF<  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ('hT  
最后的布局是: 6kR\xP]Kr  
                Add 89H sPB1"t  
              /   \ #jA)>z\Q^  
            Divide   5 1e}8LH7  
            /   \ 0<.R A%dj  
          _1     3 r N5tI.iC  
似乎一切都解决了?不。 q3h'l,  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 4 1t)(+r  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ;>>C)c4V"  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: cyQBqG  
"9XfQ"P  
template < typename Right > Ew$I\j*  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const mgQIhXH5L  
Right & rt) const vzXag*0  
  { YGk9b+`  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {( tHk_q  
} Ri)uq\E/#  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 9Ah[rK*}  
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。 8-M e.2K  
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。 jfp z`zE  
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。 qP1FJ89H  
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。 Vn|1v4U!  
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? h|)vv4-d|  
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: lV6dm=k  
PsnGXcj  
template < class Action > ke%pZ 7{u  
class picker : public Action 8P2 J2IU  
  { )Gk`[*q ;  
public : s_Wyh !@M  
picker( const Action & act) : Action(act) {} :a0zT#u  
  // all the operator overloaded {5j66QFoo  
} ; nxo+?:**  
?LP9iY${  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 u:dx;*  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: d@ J a}`  
|E3X  
template < typename Right > ynwG\V  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 'V&Y[7Aeq  
  { 6.c^u5;  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Z?G&.# :  
} 0-d>I@j  
/4irAG% Oj  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  5@!st  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 -e]7n*}H$  
Z`Z5sj 4{  
template < typename T >   struct picker_maker -{jdn%Y7CK  
  { 1AD]v<M  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Jxl6a:  
} ; 7cTk@Gq  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > q3P+9/6  
  { V 9;[M;  
typedef picker < T > result; 'T8W!&$  
} ;  Mps5Vv  
pv,45z0  
下面总的结构就有了: 5h{`<W  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 +-$Ko fnM  
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。 h6D^G5i  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 BS 1Ap  
至此链式操作完美实现。 B.dT)@Lx0  
('[TLHP  
kHK0(bYK  
七. 问题3 </`yd2>  
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。 7'lZg<z{~j  
2kh"8oQ  
template < typename T1, typename T2 > m#7*:i&@Y  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }6u2*(TmD  
  { Ea $aUORm  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); (eWPis[  
} 23]Y<->Eu<  
OF U/gaO~  
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: {KL5GowH  
,  X{>  
template < typename T1, typename T2 > Zu*K-ep"  
struct result_2 sW@krBxMv  
  { s>n(`?@L  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; T^.Cc--c  
} ; aM3gRp51cj  
BMyzjteS+  
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? S.*~C0"  
这个差事就留给了holder自己。 X6e/g{S)  
    e^1uVN  
 |a^U]  
template < int Order > '@nbqM  
class holder; LW)H"6v  
template <> 9ooY?J  
class holder < 1 > IH *s8tPc  
  { 2}U!:bn(  
public : KzU lTl0  
template < typename T > muON> ^MbC  
  struct result_1 <@v ]H@ E  
  { f. }c7  
  typedef T & result; C#0Qd%  
} ; 5VW|fI  
template < typename T1, typename T2 > q8P.,%   
  struct result_2 7V7zGx+Z7  
  { ?/hZb"6W  
  typedef T1 & result; yR5XJ;Tct  
} ; ne}+E  
template < typename T > oXsL9,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const E0n6$5Uc?  
  { b \7iY&.C|  
  return (T & )r; l`9t}  
} 0#o/^Ah  
template < typename T1, typename T2 > k(VB+k"3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,5 j"ruZ  
  { Q,T"ZdQ  
  return (T1 & )r1; O`1!  
} w4,Ag{t>  
} ; gY-5_Ab  
7r# ymQ  
template <> \c,pEXG  
class holder < 2 > DL^o_61  
  { _f0C Y"  
public : HeGY u?&  
template < typename T > 6?tlU>A2s  
  struct result_1 &<TzG B*  
  { Hy:V`>  
  typedef T & result; YIhm$A"z0"  
} ; +EXJ\wy  
template < typename T1, typename T2 > Y*oDO$6  
  struct result_2 uP $ Cj  
  { zw<p74DH  
  typedef T2 & result; Ga>uFb}W~  
} ; K BE Ax3  
template < typename T > B;6]NCx D  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9LnN$e  
  { X!hIwiA,t  
  return (T & )r; BimjQ;jtI  
} y;cUl, :v  
template < typename T1, typename T2 > zdl%iop3e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const = {'pUU  
  { YV% 5y1 i  
  return (T2 & )r2; pW0dB_  
} :e1o<JgPt  
} ; ~5 N)f UI\  
-/C)l)V}  
O4 3YY2  
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> >。 $q?$]k|M`  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Wm~` ~P  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Dn9w@KO  
ocbB&  
return l(i, j) = r(i, j); uP3_FX: e  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ^)!F9h+  
:#E*Y8-  
  return ( int & )i; @:0ddb71  
  return ( int & )j; @!N-RQ&A  
最后执行i = j; _ZB\L^j)  
可见,参数被正确的选择了。 Gl %3XdU  
TcTM]ixr  
q#A(gyy  
l ASL8O&\  
n]_[NR) i  
八. 中期总结 UV 4>N  
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: RgdysyB  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义  YpAg  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 |'ln?D:&  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor n6d9 \  
V"o7jsFH6n  
Jf)bHjC_V  
JCcZuwu[  
 9fnA  
YYEJph@06q  
九. 简化 %=AxJp!a  
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。 zJDSbsc$%  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 N/$`:8"  
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: _-!sBK+F  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 eivtH P  
  +-*/&|^等 V-I(WzR9y  
2. 返回引用。 XfE?C:v   
  =,各种复合赋值等 1be %G [*  
3. 返回固定类型。 1axQ)},o@p  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Ab%;Z5$fr  
4. 原样返回。 EFuvp8^y  
  operator, W!blAkM%i  
5. 返回解引用的类型。 mME 4 l  
  operator*(单目) Xv <G-N4  
6. 返回地址。 N..j{FE  
  operator&(单目) /yz=Cjoz  
7. 下表访问返回类型。 UtB6V)YI  
  operator[] =(a1+. O  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 aV o;~h~  
  operator<<和operator>> *%w6 9#D  
Ut-B^x)gl  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 w~_;yQ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: o@]So(9f  
o*x*jn:hm  
template < typename Left > p(xC*KWB  
struct value_return XoL JL]+?  
  { [ xOzzp4  
template < typename T > ;= j@, yu  
  struct result_1 k:2QuG^  
  { C 3hv*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; x^|Vaf  
} ; IEjP<pLe  
x83 !C}4:  
template < typename T1, typename T2 > Nw&!}#m  
  struct result_2 h mx= 35  
  { 9][(Iu]h7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; YSJy`  
} ; 9YsR~SM  
} ; id<:p*  
BR^7_q4q  
y-p70.'{U  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 9Suu-A  
d_n7k g+  
下面我们来剥离functor中的operator()  ;N B:e  
首先operator里面的代码全是下面的形式: <2!v(EkI  
>{eCh$L  
return l(t) op r(t) nzjkX4KV  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) O%1v) AT&\  
return op l(t) E_F5(x SA  
return op l(t1, t2) }R3=fbe,\  
return l(t) op +$xeoxU>;  
return l(t1, t2) op Q'+MFld   
return l(t)[r(t)] P o jmC  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Z3k(P  
a$"ib  
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: 87 }&`  
单目: return f(l(t), r(t)); fP3_d  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4`Q3v4fOF  
双目: return f(l(t)); ;fw1  
return f(l(t1, t2)); ky 8ep  
下面就是f的实现,以operator/为例 ml@2wGyf  
tNsPB6 Z  
struct meta_divide ,D\GGRw  
  { nA|.t  
template < typename T1, typename T2 > S[tE&[$(p  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) nf 1#tlIJd  
  { DjU9 uZT  
  return t1 / t2; SVjl~U-^  
} Xi?b]Z  
} ; pE{yv1Yg  
)$w*V9d  
这个工作可以让宏来做: r'CM  
r1ws1 rr=  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ wU#F_De)R:  
template < typename T1, typename T2 > \ k>dsw:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ^gV T$A  
以后可以直接用 8Qh#)hiW!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) $Vc~/>  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ut >4U'.H  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 2=?tJ2E  
^:9$@ +a  
8 #ndFpu  
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 Ngb(F84H?  
x^"E S%*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Ladsw  
class unary_op : public Rettype Xtwun  
  { AamVms  
    Left l; =9kN_:-  
public : h._nK\  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} k{gLMl  
C^ Q tSha  
template < typename T > 9}B`uJ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /(O$(35  
      {  g PAX4'  
      return FuncType::execute(l(t)); [2ax>Yk$  
    } s >0Nr  
[D5t{[i  
    template < typename T1, typename T2 > 7_2kDDW0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <foCb%$(?  
      { %>gW9}kB  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); #W.vX?-'0  
    } &z"krM]G  
} ; b':|uu*/  
}F+zs*S  
Qu,8t 8  
同样还可以申明一个binary_op d:G]1k;z  
I@Xn3oN  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > O]f/r,4@  
class binary_op : public Rettype \rykBxs  
  { mMMQ|ea  
    Left l; o ]IjK  
Right r; IVr 2y8K  
public : >NB?& |  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %4 \OPw&  
9WJz~SP+vR  
template < typename T > E~<`/s  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IrMl:+t\  
      { RE.r4uOJg  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 9Lh|DK,nV/  
    } Le"oAA#[  
syip;;  
    template < typename T1, typename T2 > lnE+Au'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -@>BHC  
      { < j$#9QQ1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Tz2-Bp]h  
    } (M =Y&M'f  
} ; m]*Bx%-1c  
vK$"# F~  
*5<Sr q'  
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 1 nvTce  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 '8Phxx|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) |*RYq2y  
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。 T5Dw0Y6u,  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ,ZblI O Wb  
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。。。 %+ZJhHT  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 $,xnU.n  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) bqanFQj  
下面是修改过的unary_op O4<g%.HC6  
Ev!{n  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > @|a>&~xX  
class unary_op v#=`%]mL  
  { ,]}?.g  
Left l; V|)>{Xdn  
  ]d[ge6  
public : lyCW=nc  
y/V%&.$o=  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} GRy-+#,b"  
=66Nw(E.  
template < typename T > E&Qi@Ty  
  struct result_1 P,ua<B}L  
  { ]]}tdn_  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; :V)lbn\  
} ; /yLZ/<WN  
E1;@=#t2i  
template < typename T1, typename T2 > ?=GXqbS"  
  struct result_2 %AF5=  
  { >r &;3:"  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |}){}or  
} ; [<`SfE  
+7Kyyu)y@  
template < typename T1, typename T2 > B7\k< Nit0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (]/9-\6(#  
  { Cw5%\K$=  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ,(a5@H$f  
} ~f|Z%&l|  
`ovtHl3Q  
template < typename T > !? ^h;)a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hzI *{  
  { \b}~2oX  
  return OpClass::execute(lt(t)); Ba\6?K  
} d@mo!zu  
8\<jyJ  
} ; L]a`"CH:a$  
HG/p$L*  
sqx` ">R  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug dQezd-y*  
好啦,现在才真正完美了。 g%[n4  
现在在picker里面就可以这么添加了: NGYyn`Lx  
OPpjuIRv  
template < typename Right > Hy{ Q#fq  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ^s\3/z>b4!  
  { - ~O'vLG  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 3+MB5 T  
} PIcrA2ll  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 o/ [  
dAJ,x =`  
0ZAj=u@O  
33:DH}  
x4Rk<Th"o  
十. bind i5hD#  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 X fz`^x>M  
先来分析一下一段例子 O`FqD{@V  
;??ohA"{5  
(yQ 5`  
int foo( int x, int y) { return x - y;} eX&Gw{U-f  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 m$>iS@R  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ^ L:cjY/  
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。 E]^5I3=O  
我们来写个简单的。 dAx96Og:X"  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: >L((2wfiN  
对于函数对象类的版本: QhGXBM  
tP ~zKU  
template < typename Func > -237Lx$/  
struct functor_trait (g/7yO(s  
  { OVoO6F ]  
typedef typename Func::result_type result_type; k D~uGA  
} ; ~M ?|Vn  
对于无参数函数的版本: ZIxRyo-i  
DrS~lTf=>  
template < typename Ret > ^Uw[x\%#gD  
struct functor_trait < Ret ( * )() > <FFJzNc+  
  { TZ^LA L'8_  
typedef Ret result_type; fhp)S",  
} ; 7u11&(Lz  
对于单参数函数的版本: (4~WWU (iT  
e]W0xC-  
template < typename Ret, typename V1 > -$Y8!54  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 5P^U_  
  { eVy2|n9rH  
typedef Ret result_type; tR`S#rk  
} ; 8q_0,>w%  
对于双参数函数的版本: m$UvFP1>u1  
\4~AI=aw,T  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > o 5Zyh26  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > \tt'm\_  
  { f>iuHR*EXB  
typedef Ret result_type; D(Ix!G/  
} ; 4be> `d5j  
等等。。。 (}H ,ng'4  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy XDmbm*~i  
z4O o@3$\R  
template < typename Func > Y5TS>iEE]  
struct func_return 4 \Di,PPu  
  { n E :'Zxj  
template < typename T > DnyYMe!r  
  struct result_1 a+(j ?_FyI  
  { ]mkJw3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; XI}I.M  
} ; 0<P(M:a  
 ]6~k4  
template < typename T1, typename T2 > .j 'wQ+_  
  struct result_2 aPBX=;(  
  { >q|Q-I~gs  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 'C]jwxy  
} ; {g=b]yg\o  
} ; Z;*`f d?8  
70`M,``  
I)[B9rbe  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Baq ~}B<  
f)gGH'yOQ  
template < typename Func, typename aPicker > ;/A}}B]y  
class binder_1 NG-`ag`s  
  { ,V2#iY.%}N  
Func fn; m!!;/e?yx  
aPicker pk; hmzair3X  
public : 7+8bL{  
g\J)= ,ju,  
template < typename T > w|G~Il  
  struct result_1 aJQXJ,>Lv  
  { \9jpCNdJ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,)uPGe"y  
} ; ?'LM7RE$X6  
$~hdm$  
template < typename T1, typename T2 > f(.6|mPp  
  struct result_2 A:xb!= 2  
  { 2mOfsn d@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; W9jNUZVXE#  
} ; VD4S_qx  
Ltg-w\?]  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} mS7E_A8  
'Z$jBL  
template < typename T > e@+v9Bs]q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Jmy)J!ib*  
  { /MqP[*L  
  return fn(pk(t)); jDp]R_i  
} 9dw0<qw1%  
template < typename T1, typename T2 > <tU :U<ea]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @2|G|C/]O}  
  { !xJFr6G~8  
  return fn(pk(t1, t2)); m^Rd Iy)  
} h+ TB]  
} ; ~q5-9{ma  
&BTfDsxAK  
jUZ[`f;  
一目了然不是么? : (RL8  
最后实现bind vnF g%M!  
&LwJ'h +nd  
P$ F#,Cn  
template < typename Func, typename aPicker > (O Qi%/Oy  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Hc"N& %X[  
  { >Ziy1Dp  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); {MA@ A5  
} yCZ2^P!a  
)m)h/_  
2个以上参数的bind可以同理实现。 EqYz,%I%  
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。 @t "~   
]+FX$+H/A0  
十一. phoenix !+%Az*ik  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: +i2YX7Of  
0>8ZN!@K  
for_each(v.begin(), v.end(), fWqv3nY^  
( z`;&bg\8  
do_ WNl&v]   
[ t4C<#nfo  
  cout << _1 <<   " , " (xjqB{U  
] #I bS  
.while_( -- _1), 4|I7:~  
cout << var( " \n " ) 70d] d+M|  
) k{zs578h2  
); SxnIX/]J  
jM{(8aUG  
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: J~M H_N  
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 Ks9FnDm8  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 m j'"Z75  
那么我们就照着这个思路来实现吧: O-y6!u$6&  
" &_$V@S  
o",f(v&u%  
template < typename Cond, typename Actor > (rau8  
class do_while ~%D^ Ga7  
  { ^=aml   
Cond cd; Mb2:'u [  
Actor act; x e"4u JO  
public : |G|*  
template < typename T > u^j8 XOT  
  struct result_1 r\4*\  
  { GlXA-p<  
  typedef int result_type; Ec7{BhH)  
} ; ]}UeuF\  
jh<TdvF2$  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} !D.= 'V  
OpWC2t)  
template < typename T > *u:;:W&5y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (=S"Kvb~#  
  { krEH`f  
  do X|lElN  
    { ~`nm<   
  act(t); mq|A8>g  
  } s0~05{  
  while (cd(t)); B,BOzpb(  
  return   0 ; %J/fg<W1  
} j]@ x Q,y  
} ; kR`6s  
! 0>!tW  
F]URf&U  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 2XETQ;9  
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。 (`q6G d  
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。 CPF>^Mp#  
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。 mMD$X[:  
下面就是产生这个functor的类: Lic{'w&  
XudH  
fY)4]=L  
template < typename Actor > Nf/ hr%jL  
class do_while_actor Et @=Ic^E  
  { P!)7\.7  
Actor act; ~I/>i&|M1  
public : Y1yvI  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Q*mMF@-:  
m-Z'K_oQ  
template < typename Cond > s&_IWala  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; x 1%J1?Fp  
} ; I;Z`!u:+  
Sug~FV?k$e  
Q)%8NVs  
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$ qNe'b  
最后,是那个do_ ( TbB?X}  
P&-D0T_  
:Z*02JwK  
class do_while_invoker :) Fp B"  
  { @=MZ6q  
public : 9Ww=hfb5UW  
template < typename Actor > bz}AO))Hk  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ]'1N_m]?  
  { =JySY@?9  
  return do_while_actor < Actor > (act); :(S/$^U  
} KOAz-h@6   
} do_; 56O<CgJF<  
9rf|r 3  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? DoCQFSL  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 4?*"7t3  
最后来说说怎么处理break和continue q*<J $PI  
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。 L F-+5`  
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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