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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda {$0mwAOH "  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 <cps2*'  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, em%4Ap  
Ni9/}bb  
<? q?Mn  
YvaK0p0Z  
  class filler "H'B*vc-  
  { J!dm-L  
public : D+lAhEN  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} .s?L^Z^  
} ; PxvyN_B#>  
L>jY.d2w=K  
]C!gQq2'a  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: u-QB.iQ+s  
'$i: 2mn,  
|3(' N#|  
1+_`^|eK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); )1?y 8_B  
f z'@_4hg  
cuax;0{%  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 X8Bd3-B  
h0g8*HY+}  
KI"#f$2&  
l!D}3jD  
二. 战前分析 01 }D,W`  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 hNC&T`.-~B  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 g|o,uD  
qU \w=  
` 'DmDg  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5AFJC?   
  /* --------------------------------------------- */ k =>oO9`  
vector < int *> vp( 10 ); (p"%O  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 4>wP7`/+y  
/* --------------------------------------------- */ R$R *'l  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); !z\h| wU+  
/* --------------------------------------------- */ \1k79c  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Hus)c3Ty7  
  /* --------------------------------------------- */ '{cIAw/"n  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); E^ B'4  
/* --------------------------------------------- */ L^1NY3=$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ( >LF(ll  
?tWaI{95I  
Yj&F;_~   
)v'WWwXY>  
看了之后,我们可以思考一些问题: l0|5t)jF-  
1._1, _2是什么? LP.]9ut  
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。 .yoH/2h  
2._1 = 1是在做什么? k$n|*kCh  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 /J]5H  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 0Um2DjTCG  
d-oMQGOklb  
!Jo_"#5  
三. 动工 ]vAz  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: t*p71U4+I  
tR# OjkvX  
'+@=ILj>  
akmkyrz'&  
template < typename T > #$.;'#u'so  
class assignment ]_)yIi"  
  { em y[k  
T value; bTI|F]^!  
public : ?e%ZOI  
assignment( const T & v) : value(v) {} lt/1f{v[:  
template < typename T2 > 1y:-N6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } W8G,=d}6  
} ; ]}V<*f  
Pd8![Z3  
8=!D$t\3  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 0- B5`=yU  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment -{("mR&]  
A[B<~  
&5>Kl}7  
!hm]fh_j  
  class holder y#`tgJ:  
  { q v-8)MSr  
public : m&d|t>3<  
template < typename T > @="Pn5<]C  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const F/ ]2G^-  
  {  \__i  
  return assignment < T > (t); kpuz]a7pK  
} :@yEQ#nFp  
} ; Jx:Y-$  
A@`}c,G  
L7l FtX+b  
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: ]>!K3kB  
Z*F3G#A  
  static holder _1; 11NQR[  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 9p]QM)M  
HVRZ[Y<^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); s9 mx  
而不用手动写一个函数对象。 p#-Z4-`  
rm7ANMB:  
[z:!j$K  
&0d# Y]D4`  
四. 问题分析 9gW|}&-  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 e+EQ]<M  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。  8$=n j  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ?d*z8w  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 @@f"%2ZR[  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 GC-5X`Sq  
.e#w)K  
五. 问题1:一致性 x[p|G5  
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?| KR} ?H#%  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 9+|$$)  
Cp\6W[2+B  
struct holder poE0{HOU  
  { hW<%R]^|  
  // |]bsCmD  
  template < typename T > /PVk{3  
T &   operator ()( const T & r) const &$+AXzn  
  { ,~U>'&M;  
  return (T & )r; !|(-=2`  
} 1er TldX  
} ; 3l~^06D  
KYm0@O>;  
这样的话assignment也必须相应改动: &C_j\7Dq  
 $c!p&  
template < typename Left, typename Right > A`%k:@  
class assignment U gat1Pz  
  { g&L!1<, p  
Left l; 70?\ugxA  
Right r; -_g0C^:<,  
public :  ^^sE:  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} qZdQD  
template < typename T2 > M/f<A$xx_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } #~]zhHI  
} ; 'ms-*c&  
}rUN_.n4z  
同时,holder的operator=也需要改动: q1x`Bj   
`7E;VL^Y1  
template < typename T > T=DbBy0-  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const yZY\MB/  
  { i}f"yO+Q+  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); iQ67l\{R  
} )MVz$h{c.]  
Pm6p v;WK  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 K-)] 1BG  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 (XTG8W sN  
;fTKfa  
return l(rhs) = r; HQdxL*N%^  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 FjHv   
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: z _$%-6  
BKCiIfkZ  
template < typename Tp > 5Pc;5 o0C  
class constant_t au(D66VO  
  { r8?gD&c}  
  const Tp t; -m zIT4  
public : B3`5O[ 6  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} #lo6c;*m5  
template < typename T > U+jOTq8M  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const &&8x%Pml  
  { =j_4S<  
  return t; 9.M4o[  
} nF]W,@u"h  
} ; NN{?z!  
yPBZc h%-  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 .NC!7+1m  
下面就可以修改holder的operator=了 s]0{a.Cpv  
!PlEO 2at  
template < typename T > Dj?> <@  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 9rX&uP)j^#  
  { $99n&t$Y  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); `{h*/Q  
} NR6#g,+7  
.hb:s,0mP  
同时也要修改assignment的operator() 3pROf#M  
n38p!oS  
template < typename T2 > %IA\pSE  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } G_8RK,H.  
现在代码看起来就很一致了。 Y5Bo|*b  
BwEN~2u6  
六. 问题2:链式操作 _.Nbt(mz  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 SHxNr(wJ<Q  
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。 wW P}C D  
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。 &|1<v<I5  
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。 (8DC}kckE  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct -7[@R;FS  
7F7 {)L  
template < typename T > RLXL&  
struct result_1 ,-LwtePJ0  
  { NA`SyKtg_  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Q8tL[>Xt  
} ; >>)b'c  
O6 3<AY@  
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: 2wg5#i  
)EuvRLo{S7  
template < typename T > uAq~=)F>,  
struct   ref ^/>(6>S^M  
  { x+:UN'"r  
typedef T & reference; mDABH@ R  
} ; =o(5_S.u;  
template < typename T > 9&2O 9Nz6  
struct   ref < T &> X7 MM2V  
  { bo>*fNqAIy  
typedef T & reference; 4B1v4g8}  
} ; 65P0,b6"OT  
n nEgx;Nl0  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: y2dCEmhY  
D/xbF`  
template < typename T > TER=*"!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const (t K||*u  
  { 3S@7]Pg  
  return l(t) = r(t); (`>+zT5aH  
} z, )6"/;  
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。 l/ GGCnO/  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 6vo;!V6  
}OR@~V{Gj  
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 G6P?2@  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: H5B:;g@  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 iC32nY?  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ZY55|eE  
最后的布局是: GW@;}m(  
                Add iN\4gQ!  
              /   \ N,AQsloL7  
            Divide   5 NO>w+-dGS  
            /   \ orpriO|qD  
          _1     3 -HbC!w v  
似乎一切都解决了?不。 [A~xy'T  
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。 ]NY~2jmX  
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。 .t-4o<7 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: TDKki(o=~  
BLdvyVFx  
template < typename Right > ]i)c{y  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const }O5i/#.lR  
Right & rt) const PI)+Jr%L  
  { (O?.)jEW(.  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); d#Y^>"|$.  
} P>C~ i:4n  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 z"L/G  
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。 qp }Cqi  
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。 O2E/jj  
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。 Tya1/w4  
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。 w~A{(- dx  
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? gQg"j)  
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: py!|\00}  
&MQmu,4  
template < class Action > )h4 f\0  
class picker : public Action 5"@*?X K^  
  { 0B/,/KX  
public : Su7?;Oh/yI  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ;>yxNGV`  
  // all the operator overloaded &*,#5.  
} ;  hoUD;3  
i2Qz4 $z  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 YMcD|Kbp  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Egp/f|y  
~{g [<Qi  
template < typename Right > mt{nm[D!Xp  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const KIf dafRL  
  { gMmaK0uhS  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); - t'jNR'  
} Y'S%O/$  
- q1?? u  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 5h-SCB>P  
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。 Tod&&T'UW  
&\WSQmtto  
template < typename T >   struct picker_maker BC#C9|n  
  { zuad~%D<I  
typedef picker < constant_t < T >   > result; T{.pM4Hd  
} ; ?m}s4a  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 3>AMII  
  { n u[ML  
typedef picker < T > result; 1>_8d"<Gd  
} ; x(6SG+Kr  
Smn;(K  
下面总的结构就有了: A@[o;H}XP  
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 ;  
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。 ]d0BN`*U.  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ^R7lom.  
至此链式操作完美实现。 ]I dk:et  
:'-/NtV)o?  
gjwn7_  
七. 问题3 ^e_hLX\SW  
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。 x7&B$.>3  
@s;;O\  
template < typename T1, typename T2 > H?vdr:WlTN  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FEz-+X<q2  
  { 3 *"WG O5  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); {0wIR_dGX  
} 5oW!YJg  
rNWw?_H-H(  
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: $oID(P  
|`2RShu  
template < typename T1, typename T2 > KE5kOU;  
struct result_2 q]ku5A\y  
  { kW Ml  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; EReZkvseC  
} ; (z {#Eq4  
I by\$~V  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? &tLgG4pd  
这个差事就留给了holder自己。 #uG%j  
    Eex~xiiV  
x:NY\._  
template < int Order > { M4gF8(M  
class holder; UT~4x|b:O  
template <> [I,Z2G,Jb  
class holder < 1 > O>b C2;+s  
  { X1x#6 oi  
public : h6D<go-b56  
template < typename T > TCwFPlF|  
  struct result_1 o4F2%0gJ  
  { s^G.]%iU  
  typedef T & result; A@!qv#'  
} ; r[`9uVT/  
template < typename T1, typename T2 > -8ywO"6  
  struct result_2 w7.V6S$Ga  
  { HSE!x_$  
  typedef T1 & result; +ZaSM~   
} ; B dj!ia;H  
template < typename T > RNEp4x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !21FR*  
  { ,GbR!j@6  
  return (T & )r; UJAv`yjG  
} }I+E\ <  
template < typename T1, typename T2 > Jy`B!S_l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8sWJcmVo  
  { 17%,7P9pg  
  return (T1 & )r1; <s31W3<v  
} 0y'H~(  
} ; :1. L}4"gg  
shy-Gu&  
template <> mA}TJz  
class holder < 2 > {yTGAf-DV  
  { [[Ls_ZL!=  
public : F3[T.sf  
template < typename T > ^+>laOzC`8  
  struct result_1 .GP T!lDc  
  { YNyk1cE  
  typedef T & result; b5dD/-Vj  
} ; 7 UKh688  
template < typename T1, typename T2 > KI iO  
  struct result_2 6EoMt@7g  
  { oQ/E}Zk@  
  typedef T2 & result; ]KKS"0a  
} ;  c(f  
template < typename T > T?CdZc.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~OYiq}g  
  { x*\Y)9Vgy  
  return (T & )r; { =9,n\85#  
} zOAd~E  
template < typename T1, typename T2 > %8B}Cb&2c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const iJI }TVep#  
  { I3{PZhU.  
  return (T2 & )r2; #K_ii)n  
} 2G & a{  
} ; d`=MgHz  
FJ GlP&v<  
`!3SF|x&  
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> >。 p}z<Fdu 0  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: hn7# L  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ~f&E7su-6+  
+ /4A  
return l(i, j) = r(i, j); V# }!-Xj  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) }1L4 "}L.  
e }?db  
  return ( int & )i; *k7+/bU~~  
  return ( int & )j; MIeU,KT#U  
最后执行i = j; a_^\=&?'  
可见,参数被正确的选择了。 /Vx7mF:  
HYD'.uj  
B-Ll{k^  
s0TORl6Z|  
:%_LpZ  
八. 中期总结 g{]0sn#  
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: r!|6:G+Q  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 WH#1 zv  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 > ym,{EHK  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor .FP$m?  
('4_ xOb  
[NjXO`5#]  
k{R>  
60^`JVGWH  
p;`>e>$  
九. 简化 j1Y~_  
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。 L Tm2G4+]  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 R"/GQ`^AqA  
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: fh&nu"&  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 v|)4ocFK  
  +-*/&|^等 1W c=5!  
2. 返回引用。 nK1Slg#U  
  =,各种复合赋值等 >mbHy<<  
3. 返回固定类型。 jKz$@gP  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) wyH[x!QX  
4. 原样返回。 9R!atPz9  
  operator, 1 fp?  
5. 返回解引用的类型。 F$y$'Rzu_B  
  operator*(单目) )J o: pkM  
6. 返回地址。 F>SRs=_  
  operator&(单目) Co9^OF-k  
7. 下表访问返回类型。 ;>%r9pz ~  
  operator[] rK 8lBy:<  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 nmee 'oEw  
  operator<<和operator>> |"q5sym8Y_  
{LI=:xJJv  
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。 rm'SOJVA  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ]6k\)#%2  
f=+mIZ  
template < typename Left > JMCKcZ%N  
struct value_return ydEoC$?0  
  { xWH.^o,"  
template < typename T > ?.m bK  
  struct result_1 >F|>cc>_E  
  { }`@vF|2L  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; h6Ub}(Ov  
} ; :^lI`9'*R  
LRxZcxmy  
template < typename T1, typename T2 > MVpGWTH@F  
  struct result_2 ~p6 V,Q  
  { 1;bh^WMJ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; a K[&V't~  
} ; wA ,6bj  
} ; *xAqnk   
~f2z]JLr:  
w?PkO p  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Qab>|eSm  
Ve$o}h-  
下面我们来剥离functor中的operator() -u+vJ6EY  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Gm&Za,4%4  
s2p\]|5  
return l(t) op r(t) j<m(PHSe  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 3GYw+%Z]  
return op l(t) etDk35!h~,  
return op l(t1, t2) +%z> H"J.  
return l(t) op G{~J|{t\yz  
return l(t1, t2) op (Bb5?fw  
return l(t)[r(t)] 5X:AbF  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 6D;Sgc5"  
G6Axs1a  
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: P7bMIe  
单目: return f(l(t), r(t)); Bpo4?nCl}  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5:[0z5Hww  
双目: return f(l(t)); [C 7^r3w  
return f(l(t1, t2)); e-/&$Qq  
下面就是f的实现,以operator/为例 ZL&qp04}  
y-pJF{ R  
struct meta_divide n: ^ d|@  
  { $?iLLA~  
template < typename T1, typename T2 > gT{Q#C2Baw  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) x M/+L:_<  
  { Ys9[5@7  
  return t1 / t2; T9|m7  
} 79rD7D&g  
} ; .^33MWu6  
aH(J,XY  
这个工作可以让宏来做: ,Q$ q=E;X  
ah$b [\#C  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ un"Gozmt5  
template < typename T1, typename T2 > \ #6aW9GO  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 4}baSV  
以后可以直接用 ?T8}K>a  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) +zN-!5x  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 mkk6`,ov  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) sRR( `0Zp  
G^|:N[>B  
.[KrlfI  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 VR8-&N  
0cH`;!MZ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > St9?RD{4;  
class unary_op : public Rettype !x=~g"d<&  
  { @Ns Qd_e  
    Left l; w$iX.2|9%u  
public : @Sn(lnlB  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} mfn,Gjt3O  
%)8}X>xq  
template < typename T > ./Zk`-OBT  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Lnl(2xD  
      { K hR81\  
      return FuncType::execute(l(t)); @l5"nBs<_:  
    } (UD@q>c  
k/_ 59@)  
    template < typename T1, typename T2 > H [\o RId  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oG?Xk%7&\  
      { _Kf%\xg  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 3AtGy'NTp  
    } q-2Bt,Y  
} ; ] IQ&>z}<  
YQvD|x  
V#$RR!X'  
同样还可以申明一个binary_op A2Ed0|By  
',@3>T**  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `:KY\  
class binary_op : public Rettype M#6W(|V/  
  { 7hcYD!DS  
    Left l; <oV(7  
Right r; 7M~K,E(7~  
public : s WvBv  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,AFu C <  
lIS-4QX1  
template < typename T > e{K 215  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -zgI_u9=EB  
      { L|7R9+ZG  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); c ( C%Hld  
    } C`9+6T  
'@KEi%-^>  
    template < typename T1, typename T2 > #&aqKV Y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3z?> j]  
      { B%b4v  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); u'DRN,h+  
    } sf87$S0  
} ; !9r$e99R  
Y eo]]i{  
<{cQM$ #  
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 Om\vMd@!  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 mR:uj2*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) }2.`N%[  
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。 ,!y$qVg'\f  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! #OD/$f_  
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。。。 $a"Oc   
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 7,o7Cf2z  
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) `?_Q5lp/s  
下面是修改过的unary_op $|@@Qk/T  
g |yvF-+  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > xF'EiX~  
class unary_op E A1?)|}n  
  { WiR(;m<g  
Left l; ]Ie 0S~  
  J @1!Oq>  
public : )~JHgl  
}rw8PZ9  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} E KLyma&}Y  
]MitOkX  
template < typename T > kfY}S  
  struct result_1 3$>1FoSk  
  { VU]`&`~J  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Fj3a.'  
} ; 0gr/<v  
7*A],:-q  
template < typename T1, typename T2 > >W+%8e  
  struct result_2 !ons]^km  
  { MaQqs=  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :>f )g  
} ; @,7GaK\  
k)=s>&hl  
template < typename T1, typename T2 > jcf7n`L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F_{Yo?_  
  { +.FEq*V  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); E]n&=\  
} rcG"o\g@+  
,m|h<faZL  
template < typename T > u^I|T.w<r6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j-}O0~Jz  
  { <^jQo<kU  
  return OpClass::execute(lt(t)); e2oa($9  
} oY3;.;'bk  
fxHH;hRfv  
} ; 0 ZKx<]!  
{ROVvs`  
Vv=. -&'  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug |3"KK  
好啦,现在才真正完美了。 +lcbi  
现在在picker里面就可以这么添加了: 4p;`C  
-- 95Jz  
template < typename Right > qt"m  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const #f]SK[nR  
  { s-Tv8goNV  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ={&j07,*a  
} H40p86@M  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 *P=VFP  
E4/Dr}4  
2eY_%Y0  
bwMm#f  
o|<!"AD7  
十. bind 8wFJ4v3  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 B%6)}Nl[  
先来分析一下一段例子 Fk7')?  
Am|%lj+1z  
aeM+ d`f  
int foo( int x, int y) { return x - y;} O m2d .7S  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ?NsW|w_  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 WP'!*[z  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 kxhWq:[c  
我们来写个简单的。 0~/_|?]`7  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 7[XRd9a5(  
对于函数对象类的版本: +\ .Lp 5  
jm/`iXnMf  
template < typename Func > `1fY)d^ZS  
struct functor_trait e6$WQd`O  
  { y_-0tI\J  
typedef typename Func::result_type result_type; M!^az[[  
} ; 5Yq@;e  
对于无参数函数的版本: cR<fJ[*  
BW*rIn<?G  
template < typename Ret > "@0]G<H  
struct functor_trait < Ret ( * )() > +iRh  
  { ENs&RZ;  
typedef Ret result_type; JL{VD /f  
} ; UySZbmP48  
对于单参数函数的版本: VuZuS6~#J  
g1"kTh  
template < typename Ret, typename V1 > Dp-z[]})1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Fywv  
  { =dYqS[kJW  
typedef Ret result_type; k,+0u/I  
} ; "J_9WUN  
对于双参数函数的版本: >_T-u<E  
s9DYi~/,  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > h J)h\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > -gX1-,dE  
  { $B5aje}i  
typedef Ret result_type; tFOhL9T  
} ; w+u3*/Zf  
等等。。。 00~mOK;1  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ~V1E0qdAE  
}N6.Uu 5zI  
template < typename Func > ` 7V]y -  
struct func_return 56kI 5:  
  { [5Mr@f4I  
template < typename T > ~U&AI1t+J  
  struct result_1 [?N~s:}  
  { Cj lk  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 12gU{VD  
} ;  S9FE  
.Rs^YZF  
template < typename T1, typename T2 > H8}oIA"b  
  struct result_2 @Qt{jI !  
  { $}<e|3_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Si;H0uPO  
} ; MeZf*' J  
} ; i5@ z< \  
u>a5GkG.  
<$Yd0hxjU  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Ry6@VQ"NLb  
{8bSB.?R  
template < typename Func, typename aPicker > 59;KQ  
class binder_1 pB0 \\wR  
  { Y\g3h M  
Func fn; aHK}sr,U  
aPicker pk; w@w(-F!%l  
public : 8P&:_T!  
|z^^.d~a0  
template < typename T > ~6LN6}~|.  
  struct result_1 @*KZ}i@._  
  { 5 #E`=C%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; &`2)V;t  
} ; 8$Y9ORs4  
lA8`l>I  
template < typename T1, typename T2 > di )L[<$DY  
  struct result_2 -r]W  
  { 3eQ&F~S  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `*1p0~cu  
} ; p>8D;#Hm L  
0{-q#/  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} NyNXP_8  
%:* YO;dw'  
template < typename T > "87:?v[[1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @GW #&\yM  
  { qF;|bF  
  return fn(pk(t)); 9V*qQS5<p  
} /hyN;.hpOO  
template < typename T1, typename T2 > *VxgARIL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i?^L/b`H  
  { T{[=oH+  
  return fn(pk(t1, t2)); WCixKYq  
} g{&ui.ml&  
} ; Yr[\|$H5  
D2~*&'4y  
XVZ   
一目了然不是么? uJ v-4H  
最后实现bind {&1/V  
PB\x3pV!}  
u.xnOcOH!  
template < typename Func, typename aPicker > s?L  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) B:'US&6Lf'  
  { ,r\o}E2  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); YS"=yye 3e  
} P71Lqy)5}A  
-PR N:'T  
2个以上参数的bind可以同理实现。 v mk2{f,g  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 r3UUlR/Do  
ln dx"prW  
十一. phoenix ^^D0^k!R  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: F0@gSurg)  
k\?Ii<m  
for_each(v.begin(), v.end(), &0JI!bR(  
( k@W1-D?  
do_ U&p${IcEm  
[ YT(AUS5n  
  cout << _1 <<   " , " BLD gt~h#  
] V1M.JU  
.while_( -- _1), +@wD qc  
cout << var( " \n " ) *(DV\.l`  
) vUM4S26"NT  
); P+/e2Y  
tK\~A,=  
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: Ta\tYZj$  
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 '/s)%bc  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Jdj4\j u  
那么我们就照着这个思路来实现吧: [Z$[rOF  
#S"nF@   
*gWwALGo5  
template < typename Cond, typename Actor > $-sHWYZ  
class do_while @E|}Y  
  { oXF.1f/h  
Cond cd; #QMz<P/Gl6  
Actor act; )\$|X}uny&  
public : 97!;.f-  
template < typename T > +52{-a,>  
  struct result_1 0n{=%Q  
  { h~zT ydnH  
  typedef int result_type; Ig>(m49d  
} ; E r?&Y,o  
%1+4_g9  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} (SAs-  
[d ]9Oa4  
template < typename T > 3h`f  6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]~siaiN[  
  { 9XB8VKu8  
  do {I't]Qj_e  
    { nAdf=D'P  
  act(t); |&i<bqLw:  
  } {"KMs[M  
  while (cd(t)); `<d }V2rdz  
  return   0 ; R (n2A$  
} &Au@S$ij  
} ; ncT&Gr   
'6%2.[ o  
IW] rb/H  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). aK^q_ghh[  
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。 T]~ xj4  
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。 pTLCWbF?  
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。 6.yu-xm  
下面就是产生这个functor的类: x7 ,5  
|P?*5xPB  
`r 3  
template < typename Actor > uQKT  
class do_while_actor YPI-<vM~  
  { O0H.C0}  
Actor act;  z+X}HL  
public : b@hqz!)l`  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} '!B&:X)  
5\VWCI  
template < typename Cond > c@L< Z`u  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; U|R_OLWAg  
} ; H0vfUF53l  
8Z=R)asGS  
|M;7>'YNC*  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 =[7Av>  
最后,是那个do_ 8zW2zkv2|#  
+9sQZB# (  
[j+sC*  
class do_while_invoker U8$27jq  
  { sc#qwQ#  
public : 1 [Bk%G@D&  
template < typename Actor > 1T n}  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ?(_08O  
  { gL/9/b4  
  return do_while_actor < Actor > (act); `C'H.g\>2Q  
} j8:\%|  
} do_; J\=*#*rJ1  
kvu)y`  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ((%? `y  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 P?P#RhvA1  
最后来说说怎么处理break和continue )MT}+ai  
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。 tw)mepwB  
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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