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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda VB4ir\nF  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 \6/!{D,  
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, N,ZmGzNP)  
Mo4igP  
mDA1$fj"  
}O6E5YCm  
  class filler 9;A9Q9Yr  
  { !1bATO:x  
public : +1Rz+  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} e&9v`8}   
} ; Js9 EsN%  
_wZr`E)  
Wtflw>-  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: @^b>S6d "  
u4[rA2Bf8E  
m!Aw,*m+*  
=%;TVJk*a  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); }y%mG&KSz  
XBTjb  
P0-K/_g  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 \Iz-<:gA'  
byIP]7Ld  
DM{Z#b]  
t y%Hrw  
二. 战前分析 7t6TB*H  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 H*&!$s.  
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 }wGy#!CSza  
VS5D)5w#  
U H6 Jvt  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #| m*k  
  /* --------------------------------------------- */ J vtbGPz  
vector < int *> vp( 10 ); ?a~#`<  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); S$nEflcz  
/* --------------------------------------------- */ TnPx.mwK\  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); sfCU"O2G  
/* --------------------------------------------- */ ER<Z!*2  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ZV~9{E8  
  /* --------------------------------------------- */ =o4McV}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); hDTM\>.c;s  
/* --------------------------------------------- */ <A] Kg  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); L^jhr>-";  
(w/lZt  
>uYGY{+j[  
}A7 ] bd  
看了之后,我们可以思考一些问题: Gq.fQ_oOb  
1._1, _2是什么? C33=<r[;N<  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 xx[l#+:c  
2._1 = 1是在做什么? bm(.(0MI  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 K1-y[pS]E  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 bHmn0fZ9  
`q?@ Ob&  
sq}uq![?M  
三. 动工 ]hY4 MS  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: WNiM&iU  
!l1jQq_mK  
- !s=`9o  
Y9nyKL  
template < typename T > 3x E^EXV  
class assignment NMhI0Ix$w  
  { *6]_ 6xO  
T value; [vcSt5R=  
public : uSNlI78D  
assignment( const T & v) : value(v) {} 4,7W*mr3(  
template < typename T2 > `FIS2sl/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } <f@ A\  
} ; -K iI&Q  
O[HBw~  
7u[$  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 7^Y`'~Y^  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment }j|YX&`p  
DMd&9EsRG  
pt9fOih[  
cu"ge]},  
  class holder Wvwjj~HP2}  
  { jxDA+7  
public : 3 >G"&T{  
template < typename T >  =E:a\r  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const wL" 2Cm  
  { VKHzGfv  
  return assignment < T > (t); =~{W;VZt'  
} h2ou ]  
} ; + :k"{I   
-|/*S]6kK  
cAzlkh  
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: MF4B 2d  
r$;u4FR  
  static holder _1; M K, $#  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 kr5'a:F)  
%CG=mTP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *&rV}vVP^  
而不用手动写一个函数对象。 Mt(;7q@1c  
87:V-*8  
3>buZ6vh  
4>te>[  
四. 问题分析 NpF)|Ppb{  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 P<IZ%eS3B  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 5t[7taLX\  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ^ &VN=Y6z  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。  uE3xzF  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 bODyJ7=[  
zirnur1  
五. 问题1:一致性 _qq>-{-Ym  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| L ^{C4}x=  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 N PE7AdB8  
K7]IAV  
struct holder {@T<eb$d  
  { >D*%1LH~V  
  // ,HfdiGs}j  
  template < typename T > R ;3!?`  
T &   operator ()( const T & r) const -5Ln3\ O@  
  { 7B#HF?,?  
  return (T & )r; @d6N[?3;  
} , @dhJ8/  
} ; }y#aO  
9c=`Q5  
这样的话assignment也必须相应改动: >d5L4&r  
0*8uo W t&  
template < typename Left, typename Right > f&`yiy_  
class assignment kDK0L3}nr]  
  { $C9['GGR  
Left l; D 13bQ&\B-  
Right r; 5:X^Q.f;  
public : vU,;asgy  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1F94e)M)"  
template < typename T2 > BYWs\6vK  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } YfU6 mQ  
} ; WOuk> /  
F48W8'un  
同时,holder的operator=也需要改动: PZO8< d  
a #Pr)H  
template < typename T > o.KE=zp&z  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const m[6c{$A/w  
  { tf?"AY4  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); K8|>"c~  
} CeW}z kcT  
l08JL  
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。 BMovl4*5  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 xY1@Ja  
_gI1@uQw  
return l(rhs) = r; ed4`n!3  
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。 %2EHYBQjN  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: LFPYnK  
i$S*5+  
template < typename Tp > Kma-W{vGD  
class constant_t ;@G5s+<l  
  { h&m4"HBL_  
  const Tp t; $o>6Io|D  
public : Ls(l  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} udGZ%Mr_  
template < typename T > qq[Enf|/y  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const vy1N, 8a  
  { R#Hz%/:|A  
  return t; TWT h!  
} P_%kYcX'  
} ; rZ^VKO`~I1  
,U#FtOec  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 spv'r!*\ed  
下面就可以修改holder的operator=了 +]jJ:V  
4+4C0/$Y  
template < typename T > uE:`Fo=y  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const @8'LI8 \/  
  { iVqXf;eB!5  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 4dI =  
} ]ppws3*Pa  
()%;s2>F  
同时也要修改assignment的operator() &(,-:"{pNR  
* 4RL  
template < typename T2 > Xrd-/('2  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } T96M=?wh!  
现在代码看起来就很一致了。 P'D'+qS  
%~^:[@xa*  
六. 问题2:链式操作 'w~e>$WI  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 [eO6 H2@=z  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 XZ[3v9?&n  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 MFO1v%m  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 !DNk!]|  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct LXx`Vk>ky  
-x2&IJ!  
template < typename T > %][6TZ}  
struct result_1 vC ISd   
  { *d$r`.9j  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; xm bFJUMH  
} ; Xe>   
EK<ly"S.  
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: NJ$c0CNy  
?D S|vCae  
template < typename T > 2kVQ#JyuRI  
struct   ref 6HR^q  
  { 1i:Q %E F  
typedef T & reference; n`2LGc[rP  
} ; `]4bH,%~  
template < typename T > 7Hzv-s  
struct   ref < T &> 7=[/J*-m  
  { R?H[{A X  
typedef T & reference; =>,X)+O  
} ;  NncII5z  
&)#bdt[  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 7/GL@H  
vK,.P:n  
template < typename T > =X}s^KbI{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const TOXZl3 s5#  
  { fT  
  return l(t) = r(t); &VfMv'%x  
} >XK |jPK  
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。 |&0zAP"\  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 =%oQIx  
-VhxnhS  
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 Y<9]7R(\;  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: d0 qc%.s  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 LP:F'Q:<  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 YB3?Ftgw  
最后的布局是: _omz74   
                Add Ul%D}(,  
              /   \ '(!U5j  
            Divide   5 N(= \S:  
            /   \ 19 <Lgr  
          _1     3 +N:=|u.g  
似乎一切都解决了?不。 eL{6;.C  
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。 5;Q9Z1 `  
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。 (|U|>@  
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: dId&tTMmC  
`sPH7^R  
template < typename Right > Rg6/6/ IN  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const _1kcz]]F  
Right & rt) const jRYW3a_7  
  { Lm"zW>v  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (YKkJ  
}  '  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 z]bcg$m  
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。 =Xh*w  
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。 GBo'=  
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。 $3je+=ER  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 0>)F+QC  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? gL}x| Q2`  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ]iE) 8X  
ISALR{Aq  
template < class Action > Z"Byv.yqb  
class picker : public Action +[Zcz4\9  
  { ^b@&O-&s  
public : DZ5QC aA  
picker( const Action & act) : Action(act) {} v"J7VF2  
  // all the operator overloaded "Iwd-#;$;  
} ; ^U[yk'!Y  
~fR-cXj"  
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。 UhVJ !NrT  
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: Xw |6 #^  
* J|]E(  
template < typename Right > aYd`E4S+  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const kcyT#'=j  
  { X;%*+xQ^  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); V.^Z)iNf^  
} GG$&=.$  
V/W{d[86G  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 0$\ j  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 I4\ c+f9  
Qa-~x8]  
template < typename T >   struct picker_maker :]+p#l  
  { ]?A-D,!(  
typedef picker < constant_t < T >   > result; +L\bg| ;  
} ; !j-JMa?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Mv#\+|p 1x  
  { tX 3y{W10"  
typedef picker < T > result; A&/VO$Y9wp  
} ; =?s0.(;  
^{R.X:a  
下面总的结构就有了: w6FVSU]sY  
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。 tX7TP(  
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。 _l||69|.  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 0D:eP``  
至此链式操作完美实现。 L qdz qq  
WuUT>om H  
hsZ}FLStJ  
七. 问题3 qS}pv  
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。 )3A%Un#B  
-VPda @@w  
template < typename T1, typename T2 > Z&j?@k,k  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ; 6*Ag#Z  
  { CyEEE2cV  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); $3D#U^7i  
} Bn?MlG;aA  
IM9P5?kJ ?  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: SlojB^%  
i8H!4l  
template < typename T1, typename T2 > =V*4&OU  
struct result_2 R'1L%srTM+  
  { XX|wle1Kg  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; F-I\x  
} ; pSh$#]mZ`  
y&{ Z"+B5  
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? d0CFMy6  
这个差事就留给了holder自己。 PHHX)xK  
    r,-9 ]?i  
%5|DdpES  
template < int Order > 'W]oQLD^R  
class holder; N_qKIc_R  
template <> w\2yippI  
class holder < 1 > StWF66u34&  
  { Hg%8Q@  
public : Jk3V]u  
template < typename T > !-Br?  
  struct result_1 dpI9DzA;  
  { RRBBz7:~  
  typedef T & result; PML +$  
} ; l<YCX[%E  
template < typename T1, typename T2 > ZFO*D79:K  
  struct result_2 ;)gNe:Q  
  { _rjLCvv-  
  typedef T1 & result; r]'Q5l4j6"  
} ; /aHx'TG  
template < typename T > h&$,mbEoI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1l`$.k  
  { *zn=l+c  
  return (T & )r; <=7N2t)s4  
} K`% I!Br  
template < typename T1, typename T2 > 5*31nMP\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const cAAyyc"yJ  
  { wc6v:,&  
  return (T1 & )r1; Pu7cL  
} z~+gche>  
} ; Qpaan  
E+|r h-M7  
template <> vspub^;5\  
class holder < 2 > V- HO_GDo  
  { [osm\w49  
public : '-k~qQk)6  
template < typename T > ?B`Yq\L)  
  struct result_1 *2tG07kI  
  { Yt% E,U~g  
  typedef T & result; ZUxlk+o9d  
} ; !ii'hwFm$  
template < typename T1, typename T2 > oHI/tS4 _  
  struct result_2 </B5^}  
  { Jb4A!g5C  
  typedef T2 & result; UZq1qn@+  
} ; jQ[M4)>_k`  
template < typename T > Vn1hr;i]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Wr+1G 8  
  { RIQw+RG >  
  return (T & )r; Ul?92  
} %B{NH~  
template < typename T1, typename T2 > &?@5G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const wBK%=7  
  { Jxy94y*  
  return (T2 & )r2; J)xc mK  
} U& < Nhh  
} ; >4lT0~V/  
_Z|3qQ  
rJ UXA<:2  
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> >。 ]A2l%V_7  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:  U|HF;L  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: >S:>_&I`I  
CN"hx-f  
return l(i, j) = r(i, j); td6$w:SN,l  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) @xI:ZtM  
 4[] /  
  return ( int & )i; "x)xjL  
  return ( int & )j; F]SA1ry  
最后执行i = j; @]0;aZ{3  
可见,参数被正确的选择了。 B "z`X!\  
T]fu[yRVvg  
Cp@' k;(  
?]# U~M<'  
 !t.  
八. 中期总结 z_Em%X  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: {+`'ZU6C  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 vL>cYbJ<  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 }I3 ZNd   
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 0 rM'VgB  
;WydXQ}Q^  
eIZ7uSl  
yQAW\0`  
Y nD_:ZK  
:c4iXK0_^?  
九. 简化 *P\$<4l  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 tM&O<6Y  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 \"L ;Ct 8  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: e70#"~gt[  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 _ELuQ>zM]+  
  +-*/&|^等 MIV<"A  
2. 返回引用。 %2H0JXKa,  
  =,各种复合赋值等 ?8ZOiY(  
3. 返回固定类型。 #b u]@/  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) <OX_6d*@  
4. 原样返回。 ( (.b&  
  operator, OvL@@SX |  
5. 返回解引用的类型。 Y[_{tS#u  
  operator*(单目) pD^7ZE6  
6. 返回地址。 WJ%4IaT  
  operator&(单目) ,]A|z ~q  
7. 下表访问返回类型。 5Q)hl.<{o7  
  operator[] @1+gY4g  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 _/FpmnaY  
  operator<<和operator>> z|KQiLza  
T\ixS-%^  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ??\1eo2gB  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 41-u*$   
g0Rny  
template < typename Left > ua!i3]18  
struct value_return !p:kEIZ)y  
  { Ge'[AhA  
template < typename T >  c@eQSy  
  struct result_1 j ^Tb=  
  { 8IeE7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; uPe&i5YR  
} ; jN3K= MA  
^{<!pvT  
template < typename T1, typename T2 > BM~>=emc  
  struct result_2 Sw1z^`  
  { Q7 4Q|r7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 6]%SSq&  
} ; ,,FO6+4f  
} ; n(}cK@  
%-lilo   
c0 I;8z`b  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait %S`ygc}|  
UyFvj4SU  
下面我们来剥离functor中的operator() g2Hz[C(  
首先operator里面的代码全是下面的形式: A7`+XqG  
2F}D?] A  
return l(t) op r(t) vkR,Sn  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) M%yeI{m  
return op l(t) ?* {Vn5aX{  
return op l(t1, t2) x=S8UKUx  
return l(t) op 0A,u!"4[  
return l(t1, t2) op VnjhEEM!  
return l(t)[r(t)] k},@2#W]  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] =c(t;u6m-  
D+nKQ4  
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: f9%M:cl  
单目: return f(l(t), r(t)); !t;B.[U *  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); #<$pl]>}t  
双目: return f(l(t)); +.czj,Sq  
return f(l(t1, t2)); /8cfdP Ba  
下面就是f的实现,以operator/为例 GbXa=* <-<  
rtjUHhF  
struct meta_divide s%bm1$}  
  { k<Y}BvAYB  
template < typename T1, typename T2 > _?}[7K!~d  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) R!+_mPb=Q*  
  { :@~Nszlb  
  return t1 / t2; nB|m!fi<  
} KbXENz&C  
} ; 4MFdhJoN  
IPVD^a ?  
这个工作可以让宏来做: Kggc9^ 7  
_c z$w5`  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ s)A=hB-V  
template < typename T1, typename T2 > \ -X]?ql*%`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; S5+W<Qs  
以后可以直接用 fb=[gK#*,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) za,JCI  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 -:V0pb  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) hifC.guK  
ZZ? KD\S5  
r|ID]}w  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 }J^+66{  
ZRy'lW  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >)j`Q1Qc\  
class unary_op : public Rettype mNQ~9OJ1  
  { nb30<h  
    Left l; 0en Bq>vr  
public : _xmS$z)TO  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} i-YSt5iq  
:Z R5<Y>  
template < typename T > b(HbwOt ~3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K ; e R)  
      { Y00hc8<  
      return FuncType::execute(l(t)); "y7IH GJ\3  
    } lf9mdbm  
8XG|K`'u  
    template < typename T1, typename T2 > +a'["Gjq;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /)J]m  
      { FoX,({*Ko~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); AxAbU7m  
    } %E"dha JY  
} ; PR2;+i3  
/cX%XZg  
">M:6\B  
同样还可以申明一个binary_op &&>Tfzh  
-)%g MD~z1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > x4N*P  
class binary_op : public Rettype =JGL~t?  
  { -Q MO*PY  
    Left l; eJy}W /  
Right r; >4G~01  
public : Q3'L\_1L  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} BCI[jfd7  
|44 E:pA  
template < typename T > CQns:.`$`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ..fbRt  
      { o:c:hSV  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ,Zva^5  
    } O$(#gB'B  
QB<~+d W  
    template < typename T1, typename T2 > ]j+J^g  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,382O$C  
      { 9YvK<i&I  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); <i ";5+  
    } "KKw\i  
} ; O"ebrv  
>|rU*+I`  
V'8Rz#Gc5  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 }G ^nK m  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 *cy!PF&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 1a tQ9  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 43s8a  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! )ZMR4U$+v  
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。。。 9CFh'>}$  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 :;URLl0  
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) *[+{KJ  
下面是修改过的unary_op nU,~*Us  
^ 0g!,L  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ?_j]w%Hz  
class unary_op 1xDh[:6  
  { q+U&lw|"w  
Left l; !%(PN3*  
  #:xv]qb`k  
public : Zo#c[9IaC  
|.?X ov]  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Y<;KKD5P'j  
fn, YH  
template < typename T > 71c(Nw~iQ  
  struct result_1 B&"c:)1 C2  
  { .W51Cup@&  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;$g?W"  
} ; 7_~_$I~g*  
 x-s\0l  
template < typename T1, typename T2 > 'Gqo{wl  
  struct result_2 4Cp)!Bq?/  
  { M&}_3  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; f/670Acv  
} ; Vtv1{/@+c  
9dwLkr  
template < typename T1, typename T2 > w^^8*b<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '3iJq9  
  { 2. f8uq  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); W=I~GhM  
} }oL l? L  
VK% j45D`  
template < typename T > J]5ZWo%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OU[ FiW-E  
  { |& _(I  
  return OpClass::execute(lt(t));  tPChVnB  
} `B/74Wa3q  
@}io K=A  
} ; N6BEl55 &  
I.- I4F)D  
S{nBQB<  
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 Qov*xRO6  
好啦,现在才真正完美了。 4k)0OQeW6  
现在在picker里面就可以这么添加了: %(B6eiA  
;umbld0  
template < typename Right > 4ah5}9{g  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const vRLWs`1j  
  { 5s:g(gy3BR  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); -Yg?@yt  
} =kb/4eRg  
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。 ]<k+a-Tt  
=%d.wH?dZ/  
Xb.# =R  
Vo%DoZg  
5P[urOvV  
十. bind dMK\ y4#i  
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。 0Om<+]).R  
先来分析一下一段例子 /0r6/ _5-.  
+8.1cDEH\  
~iJ@x;`  
int foo( int x, int y) { return x - y;} LJOJ2x  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 VgO.in^q  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3  #]J"j]L  
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。 s1J( -O  
我们来写个简单的。 GHFYIor  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: |N0RBa4%  
对于函数对象类的版本: 0Vj!'=Ntv  
.xe+cK  
template < typename Func > K1t>5zm  
struct functor_trait ~:N 1[  
  { S$qpClXS,  
typedef typename Func::result_type result_type; ?>q5Abp[  
} ; @;Xa&*   
对于无参数函数的版本: B<jVo%og  
5UvqE_  
template < typename Ret > -*;JUSGh  
struct functor_trait < Ret ( * )() > c\VD8 :  
  { 0W,.1J2*  
typedef Ret result_type; Rw|P$dbu  
} ; [E0.4FLT!  
对于单参数函数的版本: ycrM8Mu 3  
7w.9PNhy  
template < typename Ret, typename V1 > w~>tpkUB  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > lbC9^~T+  
  { G=&nwSL  
typedef Ret result_type; Q@/Z~xw"'I  
} ; 9lB$i2G>Zw  
对于双参数函数的版本: 8UXtIuQ  
2{4f>,][  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > lMe+.P|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > O|*-J  
  { \`-a'u=S  
typedef Ret result_type; /-Nq DRmJ  
} ; [I=1   
等等。。。 r?HbApV P  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy mJ+mTA5bW  
z,(.` %h  
template < typename Func > , nW)A/?}  
struct func_return 2!GyQ@&[W  
  { Y/y`c-VO  
template < typename T > /#!1  
  struct result_1 sv2XD}}  
  { :Q"p!,X=-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Cps' l  
} ; |};-.}u^`h  
6)_h'v<|M  
template < typename T1, typename T2 > O#Ho08*Xn  
  struct result_2 U2jlDx4yg  
  { ]4]AcJj  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; K1zH\wH  
} ; &+ UnPE(  
} ; 3Hf_!C=g  
HEF\TH9  
!%/(a)B$^$  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 mLDuizWI  
ozW\`  
template < typename Func, typename aPicker > c6tH'oV  
class binder_1 K/z2.Npn  
  { 8JU{]Z!G<;  
Func fn; [vOk=  
aPicker pk; $~NB .SY  
public : =" pNE#  
.GIygU_  
template < typename T > co{i~['u  
  struct result_1 op61-:q/  
  { cq}i)y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; DtkOb,wY  
} ; ;nKhmcQ4  
-lb%X 3`  
template < typename T1, typename T2 > @s|yH"  
  struct result_2 t(xe*xS  
  { x]vyt}oCmk  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Q$A;Fk}-  
} ; .7> g8  
bZu2.?{  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} tkW7wP;  
9 !s)52qt  
template < typename T > ,D\}DJ`)C  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )p[Qj58  
  { n7hjYNJ  
  return fn(pk(t)); LrdX^_,nt  
} 5Vlm?mPU  
template < typename T1, typename T2 > L | #"Yn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _C@<*L=Q  
  { ;n.SRy6  
  return fn(pk(t1, t2)); VN]j*$5   
} o_cAelI[!  
} ; xmHW,#%ui\  
,soXX_Y>  
/@@?0xjX  
一目了然不是么? \omfWWpK  
最后实现bind UD^=@?^7  
@*iT%p_L  
[#+klP$  
template < typename Func, typename aPicker > =H?^G[y  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) cX|(/h,W/  
  { R_b)2FU1y  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); :b<<  
} 0iVeM!bM  
}[]1`2qD  
2个以上参数的bind可以同理实现。 n\u3$nGL1`  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 _g6H&no[  
k]S`A,~  
十一. phoenix .5iXOS0 G  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: yH]w(z5Z  
6yXN7L==x  
for_each(v.begin(), v.end(), na3lbwq  
( ;upYam"  
do_ `2n%Lo?_  
[ '-_tF3x  
  cout << _1 <<   " , " U[NQ"  
] 7A{,)Y/w ^  
.while_( -- _1), NUX$)c  
cout << var( " \n " ) QPKY9.Rvv  
) vxXrVPU3  
); ltOsl-OpR  
2cko GafG{  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: r_pZK(G%  
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 Os1=V  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 [y(<1]i-a  
那么我们就照着这个思路来实现吧: OD).kP}s^  
i?6#>;f  
dI~{0)s  
template < typename Cond, typename Actor > qjf9ZD&  
class do_while B X Et]+Q  
  { ij02J`w:Ra  
Cond cd; 'v_k #%  
Actor act; XF`?5G~~#  
public : j~#v*qmDU  
template < typename T > i:x<Vi  
  struct result_1 aR}Il&  
  { :nxBM#:xu  
  typedef int result_type; D4PjE@D"H  
} ; W4]jx ]  
=[YjIWr#o  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} tWA<OOl  
#F ;@Qi3z  
template < typename T > ;bkvdn}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2I0Zr;\f  
  { 8 G:f[\^  
  do oe{,-<yck  
    { !5K5;M_Ih"  
  act(t); 7t|011<  
  } k .W1bF9n6  
  while (cd(t)); II{"6YI>  
  return   0 ; x k&# fW^r  
} Rz=wInFs  
} ; ilkN3J  
^) 5*?8#  
dd!Q[]$ }  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). C$^WW}S  
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。 AO]1`b:  
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。 KWH:tFL.  
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。 m&k l_f7  
下面就是产生这个functor的类: Gr !@ih^  
""x>-j4  
Frum@n  
template < typename Actor > @P6*4W  
class do_while_actor RpU.v `  
  { |^ J5YwCf  
Actor act; 58gkE94  
public : YI+o:fGC5  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} J6g:.jsK!  
\OK"r-IO  
template < typename Cond > #P;vc{ Iq  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; @8U8>'zDE  
} ; F 8 gw3  
nD#uOep9  
_TjRvILC  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 G!g];7PG(  
最后,是那个do_ K'S \$  
r<EwtO+x  
:djbZ><  
class do_while_invoker xv 0y?#`z  
  {  ].3@ Dk  
public : Gw?ueui<  
template < typename Actor > $im6v  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const {lNG:o  
  { _!^2A3c<  
  return do_while_actor < Actor > (act); Y>I9o)KR  
} Mb(hdS90  
} do_; 2R~[B]2"r  
(n4Uc308  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? &f<Ltdw  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 &-p!Lg&D  
最后来说说怎么处理break和continue Zxn>]Z_  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 7nk3^$|  
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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