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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 7"CH\*%  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 1o6J9kCq^3  
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, R=Ly49  
n nnA,  
*V@MAt  
k`4\.m"&  
  class filler E*T84Jh6  
  { KbuGf$Bv  
public : gx>mKSzy  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} #35S7G^@`  
} ; BI]ut |Qw  
`w+9j-  
3sg)]3jm2  
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: O,xAu}6f+  
?BWvF]p5/  
5@&i:vs5y  
&<#BsFz  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Kn9=a-b?,  
[>]VN)_J5  
T=p}By3a  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ~E6+2t*  
aab4c^Ms=  
:PjUl  
G'}_ZUy#  
二. 战前分析 OrH1fhh   
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。 YDzF( ']o:  
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 2DBFXhP  
 ?Ge*~d  
A@Yi{&D_Q]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); pvwnza1  
  /* --------------------------------------------- */ @okm@6J*X  
vector < int *> vp( 10 ); iN9!?Ov_  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); _~#C $-T  
/* --------------------------------------------- */ 0Eg r Q  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); \3:{LOr%*  
/* --------------------------------------------- */ "}x70q'>S  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); `zsk*W1GA  
  /* --------------------------------------------- */ \3Ald.EqtM  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); kA :;c}p  
/* --------------------------------------------- */ L!8?2 \5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); W2.1xNWO  
[,A'  
m"m;(T{ v  
hpi_0lMkI  
看了之后,我们可以思考一些问题: <n~g+ps  
1._1, _2是什么? 9 0if:mYA  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 K'rs9v"K|  
2._1 = 1是在做什么? Nm:<rI,^  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 )I UWM  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 .N><yQ-j3'  
^fiRRFr[  
FCB/FtI0  
三. 动工 ]3# @t:>  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 68br  
{|wTZ  
9M~$W-5  
\,#4+&4b  
template < typename T > 7Hlh (k  
class assignment .Fz6+m;Z  
  { *M!YQ<7G^d  
T value; |/Q."d  
public : Hf]}OvT>Z  
assignment( const T & v) : value(v) {} AA%g^PWpR  
template < typename T2 > LYT<o FE-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } xcRrI|?eC  
} ; Jz8#88cY  
tZBE& :l  
UHl/AM> !  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 )PNH| h  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 8uD%]k=#!  
<^c0bY1  
`TR9GWU+B  
"uER a(i  
  class holder (>lqp%G~  
  { ej53O/hP  
public : /@}# K P=  
template < typename T > cZF;f{t  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ,^[37/S  
  { 0$h$7'a  
  return assignment < T > (t); b020U>)v  
} 7 ,~Krzv  
} ; q'-l; V|  
jN{xpd  
f! Nc+  
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: ;HwJw\fo  
<;Z~ vZ]  
  static holder _1; -ns a3P  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 U~@B%Msb L  
Fm~}A4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); g#nsA(_L  
而不用手动写一个函数对象。 JM9Q]#'t  
2Sd6b 2-  
&`y_R'  
aZ3 #g  
四. 问题分析 1ucUnNkcV  
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。 _IGa8=~  
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。 TK?N^ly  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 6C}Z1lZl  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 d#,V^  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 D(?#oCCA  
S5 vMP N  
五. 问题1:一致性 d"uM7PMs7x  
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?| 05zdy-Fb  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 |}Z"|-Z  
QN5N h s  
struct holder 0`zq*OQ  
  { `,=p\g|D  
  // ?bi^h/ f  
  template < typename T > D4S?b ZFHo  
T &   operator ()( const T & r) const j 0NPd^  
  { <[??\YOc  
  return (T & )r; *Z(C' )7r  
} 9 f/tNQ7W  
} ; iEO2Bil]  
EB<tX`Wp  
这样的话assignment也必须相应改动: f3|=T8"t  
j-\u_#kx%  
template < typename Left, typename Right > 2_ DtzY:=  
class assignment :#KURYO<  
  { } +Z;zm@/6  
Left l; a m%{M7":7  
Right r; &,|uTIs  
public : {]N?DmF  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [NDYJ'VGe  
template < typename T2 > 3+PM_c)Y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } @D{[Hj`<  
} ; !-Q!/?  
uT2cHzqKB  
同时,holder的operator=也需要改动: ;8kfgp M_  
@}RyW&1Z  
template < typename T > o : DnZN  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ds[~Cp   
  { v)pWx0l=  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); W]]2Uo.  
} t $%}*@x7  
GUZi }a|=  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ?E+XD'~  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ;!Bkk9r"H  
5mBk[{  
return l(rhs) = r; c67!OHumP  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 cne[-E  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: sTYl' Ieg  
SX8%F:<.  
template < typename Tp > ^ZBkt7  
class constant_t 0+h?Bk  
  { l,8| E  
  const Tp t; M,lu)~H  
public : AIo;\35  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} V!!'S h  
template < typename T > 3F3?be  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const |9JYg7<  
  { bsVOO9.4-  
  return t; Dne&YVF9V  
} ?os0JQVB  
} ; ]kvE+m&p}^  
'93&?  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 c" HCc]  
下面就可以修改holder的operator=了 fTcRqov  
@UBp;pb}=h  
template < typename T > ]sE^=;Pv?  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const g9.hR8X  
  { M?97F!\U  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 8i"fhN3?Y  
} ?whp _  
O^ hV<+CX  
同时也要修改assignment的operator() ]e9kf$'  
I}{eYXh  
template < typename T2 > 0U~JSmj:2K  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ]|(?i ,p  
现在代码看起来就很一致了。 RUO6Co-  
IS~oyFS  
六. 问题2:链式操作 ^.7xu/T  
现在让我们来看看如何处理链式操作。  7dIDKx  
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。 %*hBrjbj  
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。 B dUyI_Ks:  
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。 6<R U~Gh  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct &kt#p;/p?  
VI{1SIhfa  
template < typename T > +!wc(N[(2  
struct result_1 M,P_xkLp  
  { &v88x s  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; b1"wQM9  
} ; AmFHn  
+ZO*~.zZ  
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: t@v8>J%K  
;!b(b%  
template < typename T > FeJ5^Gh.  
struct   ref 9EW 7,m{A  
  { L M[<?`%p  
typedef T & reference; VB%xV   
} ; u^$ CR  
template < typename T > %8/$CR  
struct   ref < T &> x(Z@ R\C-a  
  { =>U~ligu  
typedef T & reference; 7;V5hul  
} ; BDg /pDnwg  
G<I5%Yo6G  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: aY~IS?! ;  
'Z[R*Ikzq  
template < typename T > dEn hNPeRl  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const *BV .zbGm  
  { #;)7~69  
  return l(t) = r(t); S3r\)5%;  
} s Y,3  
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。 el<nY"c  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 rkrt.B  
*9PQJeyR  
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 6 s/O\A  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 3h>Ji1vV  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 -=Hr|AhE  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 +( d2hSIF  
最后的布局是: Phczf  
                Add f.{0P-Np  
              /   \ ( KrIMZ  
            Divide   5 ~kga+H  
            /   \ = zSrre  
          _1     3 Ra5cfkH;  
似乎一切都解决了?不。 WF]:?WE%  
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。 \`^jl  
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。 +y2*[  
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: @QofsWC  
Q] HRg4r  
template < typename Right > ?bEYvHAzg  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const L r,$98Dy  
Right & rt) const w@4+&v>O  
  { @9L9c  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); oT'XcMn  
} Us<lWEX;k  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 d$ /o\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。 {XAKf_Cg  
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。 H0S7k`.  
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。 VQCPgs  
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。 x+&&[>-P  
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? #'[ f^xgJ  
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: q:'(1y~  
#KwFrlZ  
template < class Action > 9o6y7hEQy  
class picker : public Action 5D#*lMSP"'  
  { Ny#%7%(  
public : DmYm~hzJ  
picker( const Action & act) : Action(act) {} `i}\k  
  // all the operator overloaded W$&Q.Z  
} ; 6 B )   
Oj2[(7 mO/  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 TCYnErqk  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: (]JJ?aAF  
%+.]>''a  
template < typename Right > OCd[P1Y]  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const SaNx;xgi  
  { @1pdyKK  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); B3D4fYQ  
} gm8H)y,  
^a]:GPc  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > FR&RIFy  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 REw3>/=  
HZm44y$/  
template < typename T >   struct picker_maker [x&&N*>N  
  { * PZ=$>r  
typedef picker < constant_t < T >   > result; # ;9KDt@  
} ; H/b(dbs  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > yP@= x!$  
  { k$hWR;U  
typedef picker < T > result; |^=`ln!  
} ; Djzb#M'm  
k;)L-ge9  
下面总的结构就有了: \l:n  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ,UP6.C14  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 R'{V&H^Z  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 :+YFO.7  
至此链式操作完美实现。 lfhB2^ ^  
pyNPdEy  
?vhW`LXNB  
七. 问题3 k`?n("j  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 5rc<ibGh  
+5Mx0s(5  
template < typename T1, typename T2 > w9 N Um  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const HdGy$m`  
  { ev; &$Hc  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 9(C Ke,  
} -~5yl}  
6V8"[0U  
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: P -Pt{:  
Mfgd;FsX#  
template < typename T1, typename T2 > 7S Qu  
struct result_2 B!5gD   
  { k~?@~xm,R  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; @a~K#Bvlm  
} ; f_ ::?  
-Ju!2by  
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? wC[J=:]tA5  
这个差事就留给了holder自己。 -0W;b"]+A  
    6 2LZ}yn_"  
0]Li "Wb  
template < int Order > }/=VnCfU  
class holder; l-mUc1.S  
template <> q3;HfZ  
class holder < 1 > h7*m+/O  
  { $ }&6p6|  
public : |OC6yN *P)  
template < typename T > wk3yz6V2  
  struct result_1 67#;.}4a  
  { 6L2.88 i  
  typedef T & result; / og'W j  
} ; X<1# )xC  
template < typename T1, typename T2 > ~h1'_0t   
  struct result_2 {C<ch@sR  
  { L.8-nTg"y  
  typedef T1 & result; LOQEU? z  
} ; m\Dbb.vBvW  
template < typename T > 4Iz~3fqB7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const E)`+1j  
  { 8U-}%D<a  
  return (T & )r; 1|zo -'y  
} ?&Lb6(}e  
template < typename T1, typename T2 > /JvNJ f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )37|rB E  
  { C9~CP8  
  return (T1 & )r1; s Ce{V*ua  
} j/9'L^]  
} ; a.q=  
SL*B `P~{  
template <> #"TTI vd0  
class holder < 2 > En[cg  
  { *t~( _j  
public : E*CY/F I_  
template < typename T > [Y5B$7|s<  
  struct result_1 D@!#79:)  
  { fSSDOH!U,  
  typedef T & result; +4)Kc9S#  
} ; r;9F@/  
template < typename T1, typename T2 > h'wI/Z_'  
  struct result_2 7ZN0_Q s  
  { !"_\5$5i<X  
  typedef T2 & result; fu33wz1$}B  
} ; O7E0{8  
template < typename T > /Wt<[g#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const H1N%uk=kV  
  { rR/PnVup  
  return (T & )r; >R :Bkf-  
} O[$ &]>x]]  
template < typename T1, typename T2 > 8E|S`I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `|I h"EZ  
  { Lg-Sxz}P!  
  return (T2 & )r2; ]81P<Y(7  
} 'b%S3)}  
} ; h\jwXMi,tj  
d?'q(6&H  
XO219   
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> >。 YX- G>.Pc  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: *;Sj&O  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: b1_HDC(  
*_@8v?  
return l(i, j) = r(i, j); ]M#_o]  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) `N$<]i]s5  
gLU #\d]  
  return ( int & )i; }ufH![|[r  
  return ( int & )j; rtC.!].;%  
最后执行i = j; iE>T5XV8$B  
可见,参数被正确的选择了。 tK0?9M.)  
|s=)*DZv  
[$f  
r6JdF!\d  
Q/L:0ovR  
八. 中期总结 /dj r_T  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: d/N&bTg:  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 h9$Ov`N(%  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 !Yd7&#s  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor !bRoNP  
?X~Keb  
SCZtHEl9  
83e{rcs  
p%ek)tT  
+O2T%  
九. 简化 @LqLtr@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。 CB:G4VqOT  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ?u/RQ 1  
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: ZXlW_CGO  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 -ich N/U]s  
  +-*/&|^等 gWL'Fl}H  
2. 返回引用。 $0=f9+@5  
  =,各种复合赋值等 :[A>O(  
3. 返回固定类型。 }y;s(4  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) %9C_p]P*  
4. 原样返回。 .Xqe]cax%  
  operator, z^'3f!:3  
5. 返回解引用的类型。 :  *k   
  operator*(单目) V]&0"HX2r!  
6. 返回地址。 <XDYnWz  
  operator&(单目) &3#19v7/  
7. 下表访问返回类型。 x(ue |UG  
  operator[] vu Vcv  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 H}Z\r2  
  operator<<和operator>> N D`?T &PK  
s2;b-0  
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。 =.yKl*WV{  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: V>:ubl8j0l  
~E*`+kD  
template < typename Left > yVl?gGgh  
struct value_return >uVr;,=y  
  { 0MX``/Z72  
template < typename T > ' Y cVFi  
  struct result_1 gbL!8Z1h  
  { ^Uq"hT(41  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 3lT>C'qq  
} ; F2Nb]f  
'/ v@q]!  
template < typename T1, typename T2 > -3T~+  
  struct result_2 \'.#of  
  { TaTs-]4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; kCVA~ %d7  
} ; v5`Q7ZZ  
} ; "*N=aHsj  
x9s1AzM{  
OD`?BM  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait )%D>U  
b%"Lwqdr7  
下面我们来剥离functor中的operator() >YuiCf?c7  
首先operator里面的代码全是下面的形式: lx"#S '^~  
$2lPUQZ<5  
return l(t) op r(t) "JJEF2e@Z  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 4g}'/  
return op l(t) C=uYX"  
return op l(t1, t2) [K4wd%+  
return l(t) op AHl1{* [  
return l(t1, t2) op hA!kkNqV  
return l(t)[r(t)] %?WR 9}KU0  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ">D7wX,.>  
ic]b"ItD  
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: % XS2 ;V  
单目: return f(l(t), r(t)); vk] vtjf&%  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); \n`)>-  
双目: return f(l(t)); d9kN @W  
return f(l(t1, t2)); g&oAa;~o  
下面就是f的实现,以operator/为例 GoTJm}[N P  
N +M^e`H  
struct meta_divide @#CZ7~Hn  
  { Yl#|+xYA5[  
template < typename T1, typename T2 > H:jx_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) @fz!]/  
  { nnol)|C{5Y  
  return t1 / t2; ]1k"'XG4,  
} &3t[p=  
} ; J jp)%c#_  
!CO1I-yL  
这个工作可以让宏来做: 0`D` Je<t  
UBZ37P  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\  o<Z  
template < typename T1, typename T2 > \ Un[ 0or  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; X@ j.$0 eK  
以后可以直接用 ccPTJ/%$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 9z0G0QW[  
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 2/ES.>K!.  
(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。。。) 4,)EG1  
;p_@%*JAx  
psaPrE  
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 *@1(!A  
R5KOai!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > o,D7$WzL  
class unary_op : public Rettype >nqCUhS   
  { iT2{3 t  
    Left l; uihU)]+@t/  
public : Vhi4_~W3j]  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} T>cO{I  
Wp2$L-T&$  
template < typename T > Nm.G,6<J  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RNMd,?dj  
      { 5z~O3QX  
      return FuncType::execute(l(t)); fb*h.6^y9  
    } LjEG1$F>  
Z&![W@m@0N  
    template < typename T1, typename T2 > JOUZ"^v  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !+(c/ gwBh  
      { q4y sTm  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); =euMOs  
    } -2/&i  
} ; >f*-9  
Zb4+zps^-  
qe<xH#6  
同样还可以申明一个binary_op q*'-G]tH=  
Mc@_[q!xY?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5>!I6[{  
class binary_op : public Rettype D_)N!,i  
  { 4o69t  
    Left l; <To$Hb,NP  
Right r; y)K!l :X  
public : )zv"<>Q 6  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} me+u"G9I;  
K 3.z>.F'h  
template < typename T > ym;I(TC+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w/, A@fLL  
      { nJ2910"<  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); #DA,*  
    } O[j$n  
9l<}`/@}W  
    template < typename T1, typename T2 > ^OrO&w|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G{u(pC^  
      { ys- w0H  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); cMoBYk  
    } 9ePR6WS4  
} ; R q .2  
U]PsL3:  
UWW'[gEP1  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Q6$^lRNOpk  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 L~!Lq4]V\g  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Zfc{}ius  
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。  ,8)aK y  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 9/PX~j9O?  
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。。。 'NN3XyD  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 [H=l# W@  
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) jL*s(Yq  
下面是修改过的unary_op L.x`Jpq(3  
bW2Msv/H  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > $xK(bc'{  
class unary_op H)pB{W/  
  { 5|g#>sx>`q  
Left l; JpZ3T~Wrf  
  q@d6P~[-gj  
public : |k<5yj4?  
v%)=!T ,  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} /rnP/X)T  
NC%)SG \  
template < typename T > A&C?|M? M  
  struct result_1 v03 ^  
  { oRHWb_$"  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Wl{wY,u  
} ; 6BObV/S Jg  
rp!>rM] s  
template < typename T1, typename T2 > *]e 9/f  
  struct result_2 $*;ke5Dm4  
  { g.x]x #BC  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; k-8$ 43  
} ; $`txU5#vs  
aq$adPtu  
template < typename T1, typename T2 > .xg, j{%(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ol@LLT_m  
  { qViolmDz  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); a*?,wmzl  
} p} i5z_tS  
R|K#nh  
template < typename T > }tPI#[cfK  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S*a_  
  { ?&"!,  
  return OpClass::execute(lt(t)); |^t8ct?x~  
} r8vF I6J  
Jtl[9qe#]  
} ; nX-%qc"  
A!p70km2  
2w67 >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 oWdvpvO  
好啦,现在才真正完美了。 k?ksv+e\  
现在在picker里面就可以这么添加了: y%xn(Bn  
nnBl:p>< k  
template < typename Right > "~aCW~  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const m'ykDK\B  
  { ?o.Q  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); [9xUMX^}  
} I:,D:00+  
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。 |T^c(RpOE  
l} UOg   
yXL]uh#b  
f iu?mb=*  
Dl95Vo=1  
十. bind gTwxmp.,  
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。 Oj^qh+r  
先来分析一下一段例子 4O** %!|  
,1&</R_  
-A17tC20J1  
int foo( int x, int y) { return x - y;} E0a &1j  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 I:G4i}mA  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 #jNN?,ZK  
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。 q(I`g;MF  
我们来写个简单的。 h$~ \to$C  
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.) 0!1  
对于函数对象类的版本: )I`Ma6bX  
enJgk(  
template < typename Func > PK<+tIm\  
struct functor_trait p2: >m\  
  { 1O,<JrE+-  
typedef typename Func::result_type result_type; #0;ULZ99aH  
} ; BNe6q[ )W~  
对于无参数函数的版本: ?#0|A?U  
wio}<Y6Xz  
template < typename Ret > /"%(i#<)xs  
struct functor_trait < Ret ( * )() > YB1uudW9  
  { }{.0mu9  
typedef Ret result_type; xLmgr72D  
} ; 1fzHmD  
对于单参数函数的版本:  YXr"  
ij<6gv~ n"  
template < typename Ret, typename V1 > =~f\m:Y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > l mRd l>  
  { @ =M:RA  
typedef Ret result_type; ^E^Cj;od@  
} ; p\ }Ep  
对于双参数函数的版本: zZax![Z  
b,Vg3BS  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > #7}1W[y9}l  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ?\.aq p1B  
  { jJK`+J,i}X  
typedef Ret result_type; M)JKe!0ad1  
} ; X5gI'u  
等等。。。 GF=rGn@,)`  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy -)p S\$GC  
W1T% Q88  
template < typename Func > -FGQn |h4  
struct func_return |r%NMw #y  
  { 34gC[G=  
template < typename T > il5Qo  
  struct result_1 !RD<"  
  { C3"5XR_Ov  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Glw_<ag[  
} ; f"}g5eg+  
c&GVIrJ  
template < typename T1, typename T2 > 'C2X9/!,  
  struct result_2 qLYz-P'ik  
  { n,_q6/!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; '=X)0GG  
} ; 5Y(<T~  
} ; r&/M')}?Lw  
;[-TsX:  
 nLD1j  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 +>}LT_  
EQTJ=\WFF  
template < typename Func, typename aPicker > !jTtMx  
class binder_1 LpYG!Kl  
  { J_S8=`f%  
Func fn; y9)w(y !  
aPicker pk; )4MM>Q  
public : M(/ATOJ(  
A+w'quXn  
template < typename T > QHDR* tB:{  
  struct result_1 Oo0SDWI`(  
  { 1p5n}|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; mfqnRPZ  
} ; 5(=5GkE)>  
v6M4KC2?  
template < typename T1, typename T2 > /wI"oHZd  
  struct result_2 M '#a.z%  
  { ) UCc!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4OaU1Y[  
} ; PS}'LhZ  
l@)`Q  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} U EjP`  
"qrde4O  
template < typename T > 21$E.x 6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ![i)_XO  
  { |z7V1xF  
  return fn(pk(t)); ZuFcJ?8i  
} "2~L  
template < typename T1, typename T2 > GoLK 95"]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V,h}l"  
  { ; ,}Dh/&E  
  return fn(pk(t1, t2)); ]t0St~qUL)  
} IIG9&F$G  
} ; @y'0_Y0-B  
jF}-dfe  
r~z'QG6v/  
一目了然不是么? rQxiG[0  
最后实现bind Bd]k]v+  
e\em;GTy  
|h?2~D!+d  
template < typename Func, typename aPicker > )bWopc  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Y4C<4L?  
  { 4[(NxXH8M  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); FUarI5#fwF  
} kH5D%`Kw  
uzI=.j  
2个以上参数的bind可以同理实现。 5X f]j=_  
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。 $nb.[si\  
_u+ 7>  
十一. phoenix &7i&"TNptP  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Sx[ eX,q  
AhD C5ue=  
for_each(v.begin(), v.end(), \BuyJskE  
( _jc_(;KPF  
do_ Vr|e(e.%  
[ V2!0),]B  
  cout << _1 <<   " , " y^"@$   
] [~u&#!*W  
.while_( -- _1), 0,nz*UDk  
cout << var( " \n " ) XZ . T%g  
) p#CjkL  
); j*5IRzK1%0  
LFI#wGhXVk  
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: *i}X(sfe  
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 sO` oapy  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 qm3H/cC9+  
那么我们就照着这个思路来实现吧: `sCn4-$8  
*5 +GJWKN  
V^,eW!  
template < typename Cond, typename Actor > 'f!U[Qatg  
class do_while <^\rv42'(2  
  { {nbT$3=Zt  
Cond cd; qa-FLUkIk!  
Actor act; =C2sl;7~*  
public : 0:`|T jf_  
template < typename T > >v%js!`f  
  struct result_1 ?+))J~@t  
  { 00.x*v  
  typedef int result_type; _0jR({\  
} ; $'%GB $.  
G.H8 ><%  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} [Q0V5P~Q'  
>;^/B R=  
template < typename T > Lx wi"ndP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c 3O/#*  
  { P{-- R\  
  do H; NV?CD  
    { u MEM7$o  
  act(t); 0k5-S~_\  
  } TIKkS*$  
  while (cd(t)); B=!!R]dxA  
  return   0 ; )A$"COM4  
} =3 .dgtH  
} ; $Lr& V~  
/@F'f@;  
B;r_[^  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). >jX "  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。  E.h  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 =I`S7oF  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 [,;e ,ld  
下面就是产生这个functor的类: 8YFG*HSa  
[UA*We 1  
He(65ciT<O  
template < typename Actor > Z*m^K%qJ  
class do_while_actor "pM >TMAE  
  { 'F d+1 3  
Actor act; }PBme'kP  
public : ?4bYb]8Z  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} :)~l3:O  
9wYm(7M6  
template < typename Cond > iT}>a30]B  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; &DWSf`:Hx  
} ; M0w Uis:`  
EB}B75)x  
Wx:v~/r  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 X"!j_*&ED  
最后,是那个do_ YB"gLv?  
KnkmGy  
|dgiW"tUm  
class do_while_invoker b*n3Fej  
  { ~6f/jCluR%  
public : #c:s 2EL  
template < typename Actor > ` IVQ  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const gy}3ZA*F  
  { 8g0 #WV  
  return do_while_actor < Actor > (act); HPt3WBRzS;  
} ^*}D*=>\  
} do_; G`!,>n 3  
b-_l&;NWg  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? th{f|fm62  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 l$gJ^Wf2gY  
最后来说说怎么处理break和continue PEI$1,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。 }k VC ]+  
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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