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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda xaV3N[Zd  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 $P#+Y,r~\  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,  xB?!nd  
@{Fa=".Ch  
l&"bm C:xr  
:D>flZi  
  class filler [nX{ sM%  
  { -;RAW1]}Y$  
public : TaKHr$h  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} .L^;aL  
} ; eI|~neh  
YnDaB px  
K;s`  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: v<g#/X8  
V\FlKC   
f`\J%9U_O  
eecIF0hp  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); &9.3-E47*  
5GPAt  
k<f0moxs'  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 F8{T/YhZ  
66+]D4(k  
8JW0;H<  
J4iu8_eH!D  
二. 战前分析  :J)^gc  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 = 1d$x:  
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 Et}%sdS  
 #.Ly  
'=Jz}F <  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >qGWDCKr  
  /* --------------------------------------------- */ 20`XklV  
vector < int *> vp( 10 ); L]BTX]  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); >SYOtzg%  
/* --------------------------------------------- */ P>x88M  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 7ruWmy;j  
/* --------------------------------------------- */ _n4`mL8>kH  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); c\tw#;\9  
  /* --------------------------------------------- */ Ls.g\Gl3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); /8hjs{(;  
/* --------------------------------------------- */ SL^%Zh/~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); kjQI=:i=  
Ml +f3#HP  
8 -b~p  
6G-XZko~a  
看了之后,我们可以思考一些问题: CaoQPb*  
1._1, _2是什么? &;Go CU Le  
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。 S=~+e{  
2._1 = 1是在做什么? v{\~>1J{  
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。 |ZCv>8?n  
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。 P5"B7>L:  
#}Ays#wA>?  
wc~9zh  
三. 动工 Tilr%D(Q  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: i@<w"yNd_  
(m.jC}J  
y%YP  
(KfdN'vW  
template < typename T > H-X5A\\5  
class assignment =aehhs>  
  { O&">%aU1I  
T value; aIWpgUd`  
public : (ijO|%?  
assignment( const T & v) : value(v) {} MU N:}S  
template < typename T2 > bs?4|#[K  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } *S Z]xrs  
} ; C{ Z*5)  
)*o) iN 7l  
W`n_m&Y\  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 .=c@ps  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ^4saB+qm  
ZQ[s:  
qEkhgJqk  
Ac[;S!R  
  class holder x_H"<-By  
  { 1fF\k#BE-%  
public : ;{n*F=%uC  
template < typename T > rmI@ #'  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 0XL[4[LdA  
  { q93V'[)F  
  return assignment < T > (t); i{J[;rV9  
} >>=v`}  
} ; i\MW'b  
m :]F &s  
QkO4Td<  
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: `R$bx 64  
{Z[kvXf"mZ  
  static holder _1; \l 3M\$oS>  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 `k08M)  
TR{dNO!q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); MpJx>0j/J  
而不用手动写一个函数对象。 [@s5v  
bW'Y8ok[v  
/ pR,l5  
'FN3r  
四. 问题分析 Y XxWu8  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 T9'5V@  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 .:, 9Tf  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Q@UY4gA '  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 8@I.\u)0  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 @gJPMgF$F  
_LZ 442  
五. 问题1:一致性 @{880 5Dp  
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?| h3A|nd>\  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 sZU Ao&  
2f-Or/v  
struct holder ]PXpzruy  
  { #DH eEE  
  // <NMOs"NB  
  template < typename T > :.\h.H;  
T &   operator ()( const T & r) const GJuU?h#:/{  
  { TUVqQ\oF:  
  return (T & )r; DZ|/#- k  
} T}A{Xu*:+H  
} ; k+cHx799  
HC ?XNR&  
这样的话assignment也必须相应改动: pJwy ~ L  
22m'+3I~Y  
template < typename Left, typename Right > rkWW)h(e  
class assignment p&;,$KDA  
  {  3Kum  
Left l; <8/lHQ^\)  
Right r; <3Hu(Jx<O  
public : OAz -w  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} mdHC{sp  
template < typename T2 > }L*cP;m#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ZpY"P6  
} ; rk(0w|zR+  
o>Z+=&BZ@a  
同时,holder的operator=也需要改动: -n'%MT=Cd  
sQe>LNp,G  
template < typename T > 5=Y\d,SS"  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const bpe WK&  
  { _Msaub!N  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); /-ky'S9  
}  Z@`HFZJ  
E^. =^bR  
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。 m,]M_y\u  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 b%,`;hy{  
-f:uNF]Ls  
return l(rhs) = r; b}r3x&)  
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。 ~UJ_Rr54  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: KcjP39@I  
lq!l{[Xp  
template < typename Tp > yS-owtVCGF  
class constant_t `_v|O{DC{  
  { ^UK6q2[  
  const Tp t; VN8ao0^d;d  
public : sxLq'3(  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} !P0Oq)q  
template < typename T > |bz,cvlP W  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ]={{$}8.  
  { bdCpGG9  
  return t; `p%&c%*A  
} $Mp#tH28  
} ; izi=`;=D^  
zKk2>.  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 g< {jgF  
下面就可以修改holder的operator=了 bXiT}5mJU  
u|D_"q~+6  
template < typename T > A3N<;OOk  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const AHhck?M^  
  { 9_ GR\\  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); DP9hvu/85  
} YX_p3  
wy$9QN  
同时也要修改assignment的operator() Dl%NVi+n  
Hd)4_ uBt  
template < typename T2 > u-7/4Y)c  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } U.G**v  
现在代码看起来就很一致了。 ;[@< ,  
Ui 7S8c#tH  
六. 问题2:链式操作 OE/O:F:1j  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 HLU'1As65  
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。 JQ8wL _C>  
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。 {e?D6`#x  
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。 mPxph>o  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 9_F2nmEv  
9Qb_BNUo  
template < typename T > yg gQ4y6  
struct result_1 #^v|u3^DD  
  { GRb"jF>ut  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; o84!$2P+w  
} ; x,z+l-y  
NQ!jkojD  
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: q8.K-"f(Q  
MD S;qZx=  
template < typename T > 0> m-J  
struct   ref aQaO.K2  
  { u%S&EuX  
typedef T & reference; yla&/K;|*  
} ; F%x8y  
template < typename T > o+(.Pb  
struct   ref < T &> B&yb%`9],W  
  { ;X! sTs  
typedef T & reference; ]-& ehW  
} ; .3&zP  
IXugnvyV  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Sf)VQ5U!Y  
2mbZ6'p {  
template < typename T > 4*_9Gl  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const M yr [  
  { : \w\K:  
  return l(t) = r(t); ajW[}/)  
} _.OajE\T  
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。 ^'~+w3M@  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 }}v;V*_V  
_rK}~y=0  
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 b&Qj`j4]ZM  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: jnX9] PkJ  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 )G0a72  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 / PAxPZf_  
最后的布局是: xGJ{_M  
                Add o64&BpCK  
              /   \ 70l"[Y  
            Divide   5 &CFHH"OsT  
            /   \ /v E>*x  
          _1     3 VAF+\Cea=  
似乎一切都解决了?不。 t7("geN]  
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。 DQd~!21\|  
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。 HKCMKHR  
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: =)(o(bfSKr  
i3*S`/]p  
template < typename Right > " ;cWK29\f  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const nW3`Z1kq})  
Right & rt) const ?C6iJnm  
  { ojzO?z  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2![.Kbqa%  
} 6yKr5tH4  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 6e$(-ai  
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。 wGE:U`  
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。 Aq}]{gfQ1  
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。 _mKO4Atw  
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。 n0kBLn  
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? -82Rz   
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: zo&'2I  
_H|x6X1-  
template < class Action > |<P]yn  
class picker : public Action H3}{]&a  
  { 0x'>}5`5  
public : ?ZDXT2b~~  
picker( const Action & act) : Action(act) {} pm,&kE  
  // all the operator overloaded LZV  
} ; xj iMM>|n  
!dYkvoQNn  
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。 ad8kUHf  
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: ^$Dpdz I  
Sve~-aG  
template < typename Right > ;=Jj{FoG%  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Slcf=  
  { DHJh.Y@H  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); agN`) F!  
} >sdj6^[+  
`9Zoq=/  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > .0S.7w3dZo  
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。 b40zYH`'{  
5@bLD P  
template < typename T >   struct picker_maker I|,^a|\  
  { 2GA6@-u\  
typedef picker < constant_t < T >   > result; V=BF"S;-'  
} ; ~S15tZ $  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > sXkWs2!  
  { %p)6m 2Sb  
typedef picker < T > result; |j$&W;yC  
} ; @;M( oFS9  
3Ln~"HwP  
下面总的结构就有了: V= U=  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 a;D{P`%n  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Zh]d&Xeq  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Glcl7f"<^  
至此链式操作完美实现。 &xMR{:  
2f16 /0J@  
UMuqdLaT9  
七. 问题3 {3]g3mj  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 hWwh`Vw%  
1+v&SU  
template < typename T1, typename T2 > *<#jr  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4:=']C  
  { h}i /u  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Pfu2=2Ra  
} }x`W+r  
K?,eIZ{.S  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: \@vR*E  
")"VQ|$y  
template < typename T1, typename T2 > 2@@OjeANsX  
struct result_2 4<)%Esyb  
  { b"t95qlL  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; iXK.QktHw  
} ; ilEWxr;,  
3:7J@>  
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? qP6]}Aj]  
这个差事就留给了holder自己。 :TqvL'9o  
    j{SRE1tqh  
t/LQ|/xo  
template < int Order > fGHYs  
class holder; _?kjIF  
template <> p<*3mbgGO  
class holder < 1 > vF0#]  
  { k`U")lv  
public : jt?4raNW  
template < typename T > > $DMVtE0  
  struct result_1 at]=SA  
  { W'u6F-$2  
  typedef T & result; P% _cIR  
} ; I?LJXo\O  
template < typename T1, typename T2 > Ikql  
  struct result_2 P?  VGY  
  { B *p`e1  
  typedef T1 & result; \:9dt8(-U  
} ; W\:!v%C  
template < typename T > wv>*g:El'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const zD:"O4ZM^^  
  { 1r;]==  
  return (T & )r; k'E3{8<!  
} Mh"DPt9@J  
template < typename T1, typename T2 > %yX?4T;b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 'd4I/  
  { S.1\e"MfI  
  return (T1 & )r1; [Hw  
} rXc-V},az8  
} ; c""*Ng*T  
N7:=%Fy(  
template <> t+7h(?8L  
class holder < 2 > @^]wT_r  
  { 9J h"1i>x2  
public : jh0``{  
template < typename T > e\%+~GUTC=  
  struct result_1 6&_"dg"  
  { PnkJ Wl<S  
  typedef T & result; <0T5W#H`D  
} ; 4$.$j=Ct."  
template < typename T1, typename T2 > GTL gj'B  
  struct result_2 "<ua G?:  
  { iq2)oC_  
  typedef T2 & result; '8\7(0$c  
} ; V/5.37FSb  
template < typename T > CZ"~N`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ?,uTH 4  
  { _L 5<  
  return (T & )r; yW5/Y02  
} f.8Jp<S2K  
template < typename T1, typename T2 > mW~t/$Y$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5SPhdpIg@[  
  { =<Q_&_.60  
  return (T2 & )r2; 7Mq4$|qhD  
} q)vdDdRe_  
} ; zmd,uhNc:  
)a"rj5~-  
.XDY1~w0  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 U$jw8I'.  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: D#Qfa!=g  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: afrU>#+"  
Bu|U z0Y  
return l(i, j) = r(i, j); eD5:0;X2  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ,p2BB"^_i  
#yz5CWu  
  return ( int & )i; W <.h@Rz+  
  return ( int & )j; bW03m_<M<1  
最后执行i = j; XJJdCv^  
可见,参数被正确的选择了。 wMFo8;L  
4Ufx,]  
GP=i6I6C  
|m{Q_zAB  
8 Z|c!QIU  
八. 中期总结 4#hDt^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: _ nFsC  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 \i1>/`F  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 lS1-e0,h1  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor $7M/rF;N5X  
~DY5`jV  
d'j8P  
@;>i3?  
OS|uZ<"Rq3  
ybnq;0}$  
九. 简化 5A|4  
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。 vwy10PlqL  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 UrAg*v!Qy  
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: V.<$c1#=$  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 >JdA,i}1  
  +-*/&|^等 >6 p <n  
2. 返回引用。 ~9#x/EG/  
  =,各种复合赋值等 5gP<+S#>T  
3. 返回固定类型。 X( Q*(_  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) % 1f, 8BM  
4. 原样返回。 Ve/"9 ?Y_  
  operator, W5'07N^  
5. 返回解引用的类型。 b _Q:v&  
  operator*(单目) C\.mv|aW~  
6. 返回地址。 n =SY66  
  operator&(单目) ?t;>]Wo;  
7. 下表访问返回类型。 Xxl>,QUA  
  operator[] )HZUCi/F]  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 >R|*FYam  
  operator<<和operator>> /JP]5M)   
f1eY2UtWQ  
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。 gkxEy5c[  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: _PTo !aJL  
1|K>V;C  
template < typename Left > #$\cRLPg  
struct value_return Y# <38+Gd  
  { HbQvu@  
template < typename T > #Bo/1G=  
  struct result_1 lo}[o0X  
  { m3|KIUP  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; %y@iA91K  
} ; @\~qXz{6J  
44s K2  
template < typename T1, typename T2 >  ]J= S\  
  struct result_2 C):RE<X  
  { B_f0-nKP  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; n])-+[F  
} ; M~&|-Hm  
} ; i?7%z`  
{HgW9N(  
,!`94{Ggv  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ]U :1N C"  
p(2j7W-/  
下面我们来剥离functor中的operator() "|1MJuY_6  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 6k#H>zY,  
Ef fp^7 3  
return l(t) op r(t) #xWC(*Ggp  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) $Cu/!GA4.>  
return op l(t) *q5'~)W<  
return op l(t1, t2) ^iaeY jI  
return l(t) op vBUl6EmWu  
return l(t1, t2) op OtopA)  
return l(t)[r(t)] B x(+uNQ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] )p.+39]{2  
x,9fOA  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: eYL7G-3  
单目: return f(l(t), r(t)); X^3 0a*sj  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); YK# QH"}  
双目: return f(l(t)); `_2#t1`u  
return f(l(t1, t2)); +MQvq\%tG  
下面就是f的实现,以operator/为例 Z&mV1dxR  
NJYx.TL  
struct meta_divide uO$ujbWZ  
  { gbc^Lb  
template < typename T1, typename T2 > ^q"wd?((h  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) qA- ya6  
  { -t9oL3J  
  return t1 / t2; &}Y_EHj}  
} %iPu51+=  
} ; B3I\=  
?Y"bt^4j  
这个工作可以让宏来做: d}f| HOFq  
~A8%[.({5  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ c$f|a$$b   
template < typename T1, typename T2 > \ "X']_:F1a  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; inBd.%Yr  
以后可以直接用 H*QN/{|RU  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ~qNpPIrGr  
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 (l 2 2p  
(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。。。) YQR*?/?a  
RJs_ S  
(4V1%0  
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 {d$S~  
X.0/F6U  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > dE5DH~ldV  
class unary_op : public Rettype ;{|a~e?Y  
  { @C=, >+D  
    Left l; h3;Ij'  
public : PMZdz>>T  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} VGcl)fIqw?  
V,qZF=}S  
template < typename T > ^ v3+w"2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y51XpcXQ  
      { PiB)pUYj  
      return FuncType::execute(l(t)); }\u~He%  
    } TJY$<:  
98C~%+  
    template < typename T1, typename T2 > [Hdk=p  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K. G#[  
      { Y=G *[G#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); }wR)p  
    } ZLvw]N&R  
} ; #f|-l$a)3a  
o*n""m  
Fc}wu W  
同样还可以申明一个binary_op 2W pe( \(  
EpGe'S  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [[D}vL8d  
class binary_op : public Rettype P's<M  
  { )ymF: ]QC  
    Left l; `n-e.{O((  
Right r; u2<:mu[|P  
public : Oe9{`~  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0jv9N6IM  
z>j%-3_1  
template < typename T > Y tGH>0}h  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G%YD2<V  
      { @6*<Xs =  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); y<F$@  
    } `Uk,5F5   
sSG]I%oB3  
    template < typename T1, typename T2 > :yT~.AK}>1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gb(\c:yg1R  
      { v03~=(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); tBBN62^ X  
    } (Xq eX(s  
} ; RqHxKj  
w]yLdfi!  
!xo@i XL  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 \)BKuIP  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 @=wAk5[IN  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 54F([w  
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。 8zj09T[  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! l^`!:BOtR  
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。。。 k9 *0xukJ  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 |r-<t  
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) =X&h5;x'  
下面是修改过的unary_op V2/+SvB2  
6lT'%ho}B  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > FA{I S0  
class unary_op :o}7C%Q8  
  { x6DH0*[.  
Left l; =hl-c  
  $Z28nPd/  
public : }T c)M_  
bf;IJ|v^  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4kXx(FE  
1Y9Ye?~jd  
template < typename T > {bETHPCf  
  struct result_1 M~662]Ekk  
  { FeV=4tsy  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; UjKHGsDi4  
} ; D'nV &m  
&I(|aZx?J  
template < typename T1, typename T2 > )%j)*Ymz;  
  struct result_2 ==FzkRA)  
  { X_!mZ\H7  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /@#)j( eY/  
} ; ]}v`#-Px(  
rW\~sTH  
template < typename T1, typename T2 > !Rb7q{@>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iBUf1v  
  { P`bR;2o  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); G~esSL^G/  
} J"83S*2(j  
0_]aF8j  
template < typename T > 0)2lBfHQ&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wG{o bsL.!  
  { V GvOwd)E  
  return OpClass::execute(lt(t)); G,"$Erx  
} 4|+ |L_  
qw, >~  
} ; _^'k_ a  
;%k%AXw  
>8AtT=}w  
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 8dZH&G@;  
好啦,现在才真正完美了。  zIAMM  
现在在picker里面就可以这么添加了: 15eHddd  
l%w7N9  
template < typename Right > z:fhq:R(  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const U_8I$v-~  
  { }bnkTC  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); X r)d;@yi  
} pH~JPNng  
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。 gRqz8UI  
{W4t]Ff  
{(MG: B  
1b!l+ 8!  
x< 3vA|o  
十. bind Rw\DJJrz  
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。 { o;0Fx  
先来分析一下一段例子 ih;TQ!c+b  
x)U;  
g1{wxBFE  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 9E#(iP  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 (@#Lk"B  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 +es6c')  
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。 %4-pw|':  
我们来写个简单的。 hBqu,A  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: U&/S  
对于函数对象类的版本: >S3 >b  
<A&R%5Vs  
template < typename Func > *oWzH_  
struct functor_trait =N0cz%  
  { =~S   
typedef typename Func::result_type result_type; o{Ep/O`  
} ; uJ y@  
对于无参数函数的版本: $Yxy(7d7w  
d!X?R}  
template < typename Ret > ]s S oIT  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 2M1mdkP3  
  { ky%%H;  
typedef Ret result_type; Oxvw`a#  
} ; A&7jE:Ew  
对于单参数函数的版本: `&6]P:_qp  
puyL(ohem  
template < typename Ret, typename V1 > j w462h  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > >k#aB.6  
  { {2Ibd i  
typedef Ret result_type; ;5l|-&{@*  
} ; [eN{Ft0x  
对于双参数函数的版本: ,5?MRqCM  
NNdS:(  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > #e=^-yE  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > !58JK f  
  { ~S6N'$^  
typedef Ret result_type; CYu8J@(\~g  
} ; %G SSy_c  
等等。。。 wz#n$W3mGf  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy e+WVN5"ID>  
)5v .9N 6v  
template < typename Func > cA\W|A)  
struct func_return l{AT)1;^  
  { ;Vy'y  
template < typename T > TDGzXJf[  
  struct result_1 `ouzeu9}  
  { c2f$:XiM  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &40]sxm  
} ; b#U%aPH  
/km3L7L%R  
template < typename T1, typename T2 > *X-$* ~J0  
  struct result_2 "F}Ip&]hAG  
  { Oe!&Jma*>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; h:NXO'  
} ; !;a<E:  
} ; i5"q1dRQ  
iD`XD\.?  
mTgn}rXk  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 @ $R a  
;$Jvqq|T  
template < typename Func, typename aPicker > . gJKr  
class binder_1 4#9-Z6kOk  
  { A&'%ou  
Func fn; &O,$l3 P  
aPicker pk; ZB%~>  
public : T1&H!  
:JIPF=]fc  
template < typename T > *ZGN!0/  
  struct result_1 0}V'\=F454  
  { y<b0z\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Y5CE#&  
} ; '1 $({{R  
]l'ki8  
template < typename T1, typename T2 > {@%(0d{n}  
  struct result_2 >cb gL%  
  { >xKRU5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,gc#N  
} ; Gp+XM  
U;@jl?jnG  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Se`N5hQ  
oUSG`g^P(M  
template < typename T > Q ^rW^d  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %5gJ6>@6Z  
  { -pu\p-Z  
  return fn(pk(t)); tW>R 16zq  
} B;r$( 'UZ  
template < typename T1, typename T2 > yFo5pKF.J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const eHe /w9`$R  
  { `qz5rPyZ  
  return fn(pk(t1, t2)); {eEWfMKIn  
} GcCs}(eo  
} ; !.$P`wKr  
+GU16+w~E  
\k_3IP?o=  
一目了然不是么? !ei20@  
最后实现bind fZ fiiE~7J  
M3 u8NRd5|  
%U7f9  
template < typename Func, typename aPicker > 4/WCs$  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) QB,ad   
  { 2v1&%x:y#  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); -Wk"o?} q  
} V2%wb\_z  
qEr[fC@x  
2个以上参数的bind可以同理实现。 h';v'"DoW`  
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。 e&4u^'+K  
CD[=z)<z{  
十一. phoenix G\ZRNb  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: :q<%wLs  
m4>o E|\  
for_each(v.begin(), v.end(), h_yR$H&tX  
( S(h*\we  
do_ J)|K/W9  
[ Gx_e\fe-/  
  cout << _1 <<   " , " b.*4RL  
] pw yl,A  
.while_( -- _1), wR4u}gb#q  
cout << var( " \n " ) j]O[I^5  
) ix@rq#  
); RgA4@J#  
jgw'MpQm{  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ]?$y}  
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 N-YZ0/c  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 2{Iz  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ^X%4@,AE  
d}cJ5 !d  
ldvxYq<:  
template < typename Cond, typename Actor > K0=E4>z,`q  
class do_while Jjh!/pWZ4  
  { &"%|`gE  
Cond cd; 1/+r?F 3  
Actor act; xH#a|iT?(  
public : RyWOiQk;  
template < typename T > Yj/nzTVJ[  
  struct result_1 !DL53DQ#  
  { nY-9 1q?Y  
  typedef int result_type; Ytwv=;h-  
} ; 'OW"*b  
]u ~Fn2  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}  m+{: ^  
U2lC !j%K  
template < typename T > V9+"CB^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Sc 3M#qm_  
  { E(+wl  
  do -0WCwv  
    { SJ7=<y}[d  
  act(t); 8A u<\~p  
  } hcc-J)=m  
  while (cd(t)); N/{Yi _n  
  return   0 ; dS_)ll.6z  
} {59VS Nl  
} ; /1#Q=T  
xWe1F2nY  
vP)~j1  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Rn_W|"  
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。 A<CXdt+t  
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。 ff./DMDafI  
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。 cBR8HkP~  
下面就是产生这个functor的类: h]DE Cd{  
xYVjUb(,X  
l@/kPEh  
template < typename Actor > aC Lg~g4  
class do_while_actor 7oLf5V1~  
  { }\L !;6oy  
Actor act; yxWMatZ2  
public : =,8Eo"~\  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} b<V./rWIB  
nEcd+7(  
template < typename Cond > @&xaaqQ-  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; L0|hc  
} ; c1AG3Nb  
z<vO#  
=/QU$[7X(  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 -hFyqIJW  
最后,是那个do_ +ls*//R  
: tqm2t  
x`6^+>y^  
class do_while_invoker Sc$8tLDLj  
  { -@V"i~g<e  
public : FO>(QLlH  
template < typename Actor > mS~ ]I$  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const UK_aqB  
  { DcR}pQ(e  
  return do_while_actor < Actor > (act); 5h=TV  
} =<zSF\Zr_  
} do_; C"^hMsU8  
X8SRQO^  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? \pD=Lv9  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 V52C,]qQH  
最后来说说怎么处理break和continue V]kGcS}  
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。 u}LX,B-n(  
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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