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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 8HzEH-J   
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 e|I5Nx2)  
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, p82qFzq#  
R?W8l5CIk  
j{vzCRa>8  
MI/1uw  
  class filler D"MNlm  
  { VioVtP0  
public : KH;e)91  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} &zZSWNW  
} ; ^%L$$V nG  
3eB2= _V`  
Y9WH%  
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: Gi-tf<  
?}y7S]B FI  
()r DM@  
| 8AH_Fk  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); l6&R g-  
O@[q./VV,  
z|9 ^T@)  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 T<OLfuV  
 >4Lb+]  
V{npK(  
?$ 3=m)s  
二. 战前分析 b7$?'neH/.  
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。 CB~&!MdMr  
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 Bpgl U=Qr  
,Yo In  
NY CkYI  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ."R 2^`  
  /* --------------------------------------------- */ W46sKD;\^W  
vector < int *> vp( 10 ); d; M&X!Y  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); /ZczfM\  
/* --------------------------------------------- */ *"#>Ov>  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); GB -=DC6  
/* --------------------------------------------- */ lY~xoHT;[  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ,Zdc  
  /* --------------------------------------------- */ t~Uqsa>n@'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); +h =lAHn&  
/* --------------------------------------------- */ {DpZg",H-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); i_MDLS>-  
p\(%bO   
A >x{\  
}, ]W/  
看了之后,我们可以思考一些问题: AIE)q]'Q  
1._1, _2是什么? QoqdPk#1  
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。 htaB! Q?V  
2._1 = 1是在做什么? k,r\^1h  
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。 MW p^.  
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。 M?_VYK  
03MB,  
ZXco5,1  
三. 动工 k -SUp8}g  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: fD!O aK  
MP T[f  
X1+Wb9P  
-i58FJ`B  
template < typename T > Tj>~#~  
class assignment $N+azal+y  
  { Xdjxt?*  
T value; *bZV4}  
public : !D1F4v[c=  
assignment( const T & v) : value(v) {} RY*6TYX!  
template < typename T2 > I3SLR  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } gSP|;Gy  
} ; ZJ!/49c*>  
^UJO(   
 Jl}$) '  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 'j}%ec1  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment zRB1V99k  
Q<"zpwHR  
f$P pFSY4  
wZ *m  
  class holder vXyaOZ  
  { r|&qXb x  
public : 0BD3~Lv  
template < typename T > W1Ht8uYG3  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const d(h`bOjI  
  { + ('jqbV  
  return assignment < T > (t); *s_)E 2  
} Xh){W~ -  
} ; 9ah,a 4  
"5vFa7y  
B&tl6?7h  
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: $ZE OE8.\  
[*,`a]z-Q  
  static holder _1; 27;*6/>,  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 &!~q#w1W-5  
/ VJ[1o^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \5J/ ?  
而不用手动写一个函数对象。 aG,N>0k8  
TVKuvKH8U  
5 J 0  
xHI>CNC,  
四. 问题分析 D7 .R NXo  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 @v|_APy#  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 YT#" HYO  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 VN*^pAzlF  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 #S QFI;zj  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 T#T!a0  
W<kJ%42^j  
五. 问题1:一致性 RM,r0Kv17Y  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 3pm;?6i6  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 " >;},$  
DUa`8cE}  
struct holder 2TY|)ltsF  
  { K47W7zR  
  // J5IQ  
  template < typename T > ~GMlnA]6  
T &   operator ()( const T & r) const !K_%@|:7%  
  { > `u} G1T\  
  return (T & )r; MLaH("aen  
} q S2#=  
} ; N-;e" g  
WFy90*@Z  
这样的话assignment也必须相应改动: M" %w9)@  
'@rGX+"  
template < typename Left, typename Right > v dyu=*Y  
class assignment *YYm;J'  
  { Q-(twh  
Left l; ->:G+<  
Right r; $--W,ov5j  
public : Hb IRE  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} K6_{AuL}4  
template < typename T2 > %J7 ;b<}To  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 6wfCC,2  
} ; i9uJ%nd:  
:jgwp~l  
同时,holder的operator=也需要改动: =p:D_b  
 >Xh 9{/o  
template < typename T > :*#I1nb$  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const p-r}zc9@  
  { 'ym/@h7h  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ^#p S u  
} * r$(lf  
_=8x?fC:rl  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 wF[^?K '  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 jbGP`b1_  
%YA=W=Yd  
return l(rhs) = r; 4mPCAA7  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ^HQg$}=  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: rl[&s\[  
}`M[%]MNc  
template < typename Tp > C4]vq+  
class constant_t h )fi9  
  { 80LKxA;5N  
  const Tp t; :J5xO%WA(  
public : P$4G2>D8dg  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} MW6d-  
template < typename T > v 4DF #O  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ZWxq<& Cg  
  { rhsSV3iM  
  return t; bncIxxe  
} ^LX1&yT@  
} ; ;}ileL Tl  
O3PE w4yA  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 &U*=D8!0  
下面就可以修改holder的operator=了 A#\NVN8sk  
m:.ywiw=  
template < typename T > ![P1Qv p  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const e@F9'z4  
  { m = "N4!  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 7lqj" o(  
} ;*[nZV>  
1Y_Cd  
同时也要修改assignment的operator() A90o X1l  
KAT4C 4=,  
template < typename T2 > 7kp$C?7K  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ]=m '| 0}  
现在代码看起来就很一致了。 hqmKUlo  
]2+7?QL,  
六. 问题2:链式操作 |Qo;=~7  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 mvyqCOp 0  
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。 ,nD:W  
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。 @YHB>rNf(7  
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。 6V KsX+sd  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Uo#% f+t  
MD%_Z/NL  
template < typename T > t-)C0<  
struct result_1 }E+#*R3auB  
  { K1AI:$H  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; G>qzAgA  
} ; qCi6kEr  
%(79;#2`  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 2j+v\pjYC  
Es/\/vF7]D  
template < typename T > DJ2EV^D+P  
struct   ref iP6$;Y{ZA  
  { ?kqo~twJ  
typedef T & reference; ,W;\6"Iwx'  
} ; w O;\,zU  
template < typename T > :,X,!0pWRp  
struct   ref < T &> 5zWxI]4d\  
  { }SR}ET&z  
typedef T & reference; `L/kwVl  
} ; . T6fPEb  
5*l~7R  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ~pWbD~aeg  
QqA~y$'ut  
template < typename T > "T|%F D&[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const !/^i\)j>](  
  { 2>Bx/QF@<  
  return l(t) = r(t); BFmd`#{l  
} Dm?>U1{   
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。 8M9 &CsT6  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 j'Z}; 3y  
eLXG _Qb"  
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 U?P5 cN  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: W 0%FZ0 l  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 rnz9TmN:*1  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 CZcn X8P'8  
最后的布局是: Yq-Nk:H|  
                Add ua# sW  
              /   \ :biM}L  
            Divide   5 }u8o*P|,  
            /   \ ^tc2?T  
          _1     3 5}@6euT5$  
似乎一切都解决了?不。 ;+t~$5  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ~$-Nl  
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。 5RCZv\Wd&  
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: # Y/ .%ch.  
f<bc8Lp  
template < typename Right > fmC)]O%q  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const l=G=J(G  
Right & rt) const =X6WK7^0  
  { ?9 hw]Q6r}  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1:%HE*r  
} uKHkC.g  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 GP6-5Y"8  
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。 E~Eh'>Y(B  
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。 +Bk" khH  
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。 |d\ rCq >  
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。 O) NEt  
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? VDq4n;p1  
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: k$1ya7-@  
d5mhk[p7\J  
template < class Action > *F| j%]k~  
class picker : public Action *NzHY;e  
  { Z".mEF-b  
public : !mLQdkTE  
picker( const Action & act) : Action(act) {} `oQ)qa_  
  // all the operator overloaded V~ph1Boz2  
} ; @|kBc.(]  
$Ay j4|_-  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 \lwYDPY:  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 9|#YKO\\i  
ug*#rpb  
template < typename Right > T 7`9[  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const lIPy)25~  
  { D.elE:  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `vs= CYs  
} fZ!fwg$  
VU6nu4   
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 0?59o!@h  
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。 A??(}F L  
ma@3BiM  
template < typename T >   struct picker_maker #Bq.'?c'~  
  { .zxP,]"l  
typedef picker < constant_t < T >   > result; aVsA5t\zi  
} ; ns`|G;1vv  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > oo sbf#V  
  { /c/t_xB  
typedef picker < T > result; wG6@. ;3  
} ; 3";Rw9  
DrE +{Spm  
下面总的结构就有了: 2K?~)q&t*  
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。 m:|jv|f  
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。 Esh3 cn4  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 z*?-*6W  
至此链式操作完美实现。 $OOZ-+8  
t}r`~AEa!  
&E|2-)  
七. 问题3 d3Dw[4  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 gx+bKGB`  
M =Pn8<h~  
template < typename T1, typename T2 > \z"0lAv"  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8`Wj 1 ,q  
  { V?"X0>]0  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); b=[gK|fu  
} `;Qw/xl_N  
Bc%A aZ0x  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: e45gjjts  
X :2%U  
template < typename T1, typename T2 > "[(&$ I  
struct result_2 Fr{u=0 X  
  { u;1/.`NPB  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; U^jxKBq^  
} ; Cw`8[)=}o  
)X*?M?~\  
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? ~P&Brn"=Rs  
这个差事就留给了holder自己。 .KiJq:$H  
    F\&Sn1>k  
=2&/Cn4  
template < int Order > VxD_:USIF  
class holder; K"~Tk`[0Q  
template <> h%'4V<V  
class holder < 1 > QP/6N9/  
  { [^wEKRt&  
public : _hP siZY9  
template < typename T > E({+2}=1  
  struct result_1 u 6&<Bv  
  { OU)~ 02|\  
  typedef T & result; ;A^0="x&  
} ; e.pm`%5bO  
template < typename T1, typename T2 > 1 o<l;:  
  struct result_2 !: e(-  
  { %ux%=@%  
  typedef T1 & result; @oC# k<  
} ; }6/L5j:+  
template < typename T > ~F5JN^5Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Q\(VQ1c  
  { 5f+ziiZ  
  return (T & )r; l5sBDiir%  
} =%u\x=u|  
template < typename T1, typename T2 > `J*~B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const L<'8#J[_5  
  { 3w&fN3 1  
  return (T1 & )r1; -TnvX(ok4  
} Fua:& 77  
} ; T3po.Km\{  
:1%z;  
template <> eL)* K>T  
class holder < 2 > BcJ]bIbKb  
  { Cj).  
public : cd8ZZ 8L  
template < typename T > Qd~M;L O"i  
  struct result_1 e">$[IhXtV  
  { M%=V vE.I  
  typedef T & result; ejq2]^O4c  
} ; C)^FRnb  
template < typename T1, typename T2 > :uM2cc^  
  struct result_2 vCC}IDd  
  { rEI]{?eoF  
  typedef T2 & result; YG2rJY+*  
} ; L #'N  
template < typename T > `c 3IS5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8o' a  
  { KP)BD;  
  return (T & )r; iUuG}rqj  
} -$pS {q;  
template < typename T1, typename T2 > ]W,K}~!   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >z0~!!YZ  
  { /<Nb/#8  
  return (T2 & )r2; m5K B#\  
} +R7";.  
} ; &{B-a  
oZvQ/|:p!  
d~L`*"/)[  
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> >。 1_JxDT,=>  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: wg6![Uh  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: .0x+b-x  
u rGk_.f  
return l(i, j) = r(i, j); wk { 9  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) z`gdE0@;d3  
QusEWq)}<  
  return ( int & )i; StUiL>9T#  
  return ( int & )j; k;V4%O  
最后执行i = j; {"33 .^=  
可见,参数被正确的选择了。 Q;O\tl  
f'/@h Na3  
s>sIji  
2N]u!S;d  
W":is"  
八. 中期总结 muLt/.EZ  
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: mT N6-V  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 g*UI~rp  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 $@_7HE3  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 4}{S8fGk%  
MFHPh8P  
UA4Q9<>~  
} g  WSV  
 & y1' J  
D .3Q0a6  
九. 简化 #plwK-tPR  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 k*bfq?E a  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 _]E ~ci}  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: # k+Gg w  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 VQHJ O I  
  +-*/&|^等 Vv(!Ki}  
2. 返回引用。 s{q)m@  
  =,各种复合赋值等 { .KCK_ d  
3. 返回固定类型。 4)=LOGW  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) TQ&%SMCn  
4. 原样返回。 hq9b  
  operator, yhr\eiJ@6  
5. 返回解引用的类型。 7 q<UJIf  
  operator*(单目) )>LQ{ X.  
6. 返回地址。 {]ZZ]  
  operator&(单目) `n8) o%E9  
7. 下表访问返回类型。 8$avPD3jx  
  operator[] <i'4EnO  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 bAeN>~WvY  
  operator<<和operator>> SsjO1F  
-B2>~#L  
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。 cOUsbxYTD  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: u(JC 4w'  
HMNjQ 1y  
template < typename Left > * [*#cMZ   
struct value_return 6G"AP~|0  
  { *BVkviqxz  
template < typename T > iV#JJ-OBq  
  struct result_1 sm}q&m]ad  
  { {+f@7^/i.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Df;FOTTi%  
} ; HzB&+c? Z  
76[aOC2Ad  
template < typename T1, typename T2 > /_rAy  
  struct result_2 dQ^>,(  
  { Uq)|]a&e  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 3+m#v8h1  
} ; q`09   
} ; )8oI  s  
".| 9h  
>]"5K<-1  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ~Dr/+h:^\  
gcr,?rE<  
下面我们来剥离functor中的operator() zQ xZR}'  
首先operator里面的代码全是下面的形式: AO;`k]0e  
+-,Q>`  
return l(t) op r(t) IoNZ'g?d  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) T3['6%  
return op l(t) 3y>.1  
return op l(t1, t2) , j ,[4^  
return l(t) op >H@ dgb  
return l(t1, t2) op }M f}gCEW  
return l(t)[r(t)] I"3Qdi  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] H;,cUb  
5(>m=ef"  
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: lfu1PCe5  
单目: return f(l(t), r(t)); ^BjwPh4Z#  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));  DVD}  
双目: return f(l(t)); ~!]FF}6  
return f(l(t1, t2)); J{$C}8V  
下面就是f的实现,以operator/为例 !.L%kw7z  
[7]p\' j  
struct meta_divide |LKhT4rE  
  { .CI]8O"3y  
template < typename T1, typename T2 > ;: Hfkyy]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) {a_= 4a  
  { z>k6T4(  
  return t1 / t2; H7"I+qE-G  
} 133lIX+(k  
} ; 2Iz@lrO6  
y VQ qz  
这个工作可以让宏来做: `a:@[0r0U  
Y,WcHE  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ x{~-YzWho  
template < typename T1, typename T2 > \ 5gI@~h S  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; xpFu$2T6P.  
以后可以直接用 [x!T<jJ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ,{itnKJC  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Dc oTa-~  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 3Q[]lFJ}F  
M O* m@  
s;}';#  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Mim 9C]h(  
e@p` -;<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > hr@KWE`  
class unary_op : public Rettype A3&8@/6,  
  { -+|0LXo  
    Left l; B/E1nBobC  
public : s\o </ZDo  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} yhQo1e>  
=DE5 Wq19  
template < typename T > 8[f]9P/i  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ..<(HH2  
      { l/LRr.x  
      return FuncType::execute(l(t)); ezwcOYMXK  
    } :@_CQc*yB  
n5S$Dl  
    template < typename T1, typename T2 > |Y/iq9l  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #zrD i  
      { @[zPN[z .  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Ca+d ?IS  
    } ,Q(n(m'  
} ; bLu6|YB  
JS&l h  
S?hM  
同样还可以申明一个binary_op G7%Nwe~Y  
0g]ABzTn  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > lDp5aT;DsM  
class binary_op : public Rettype ?xK9  
  { Yl8tjq}iC  
    Left l; 5[I> l  
Right r; jSVb5P  
public : .d8) *  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /CKkT.Le  
d^]wqnpf  
template < typename T > Ow/ /#:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X@x: F|/P  
      { }kL% l  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); q7 Uu 8JXF  
    } ?Dd2k%o  
hpWAQ#%oHm  
    template < typename T1, typename T2 > ]N1$ioC#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +t.T+` EG  
      { 56?U4wj7{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); a;*&q/{o  
    } $6fHY\i#R  
} ; \jq1F9,  
* I'O_D  
.&r] ?O  
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 n0Ze9W+<  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 e"^1- U\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) MB^ b)\X  
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。 $Ae/NwIlc  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Kh<v2  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Duptles  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 vU{ZB^+&6o  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 2Y  6/,W  
下面是修改过的unary_op a^Zn }R r  
4pA<s-  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > #J2856bzS  
class unary_op ?/dz!{JC  
  { ` mCcD  
Left l; >Cd%tIie*  
  q;kM eE*  
public : u#J5M&#  
*WMcE$w/D  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?0'bf y]  
|C>Yd*E,C  
template < typename T > H7qda' %>  
  struct result_1 ynP^|Ou  
  { rK=[&k  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; rX;(48Y  
} ; X$JKEW;0BP  
y0(k7D|\  
template < typename T1, typename T2 > 8{?Oi'-|0  
  struct result_2 D*D83z OzN  
  { Ih,~h[  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; C:4h  
} ; Zls4@/\Q  
?r'b Z~  
template < typename T1, typename T2 > : ] Y=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BvX!n"QIb  
  { gN mp'Lm  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); B>?. Nr  
} $ P#k|A  
'Iu$4xo`[  
template < typename T > xO?~@5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *vBcT.|,  
  { zI7-xqZ  
  return OpClass::execute(lt(t)); 1/le%}mK  
} mi97$Cr2  
,dh*GJ{5  
} ; PjsQ+5[>  
_V8pDcY  
1Ll@ ocE  
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 9^ mrsj  
好啦,现在才真正完美了。 u{>5  
现在在picker里面就可以这么添加了: rxa8X wo8  
Z71"d"  
template < typename Right > ?c>j^}A/N  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const l'3NiIX  
  { 2@e<II2ha8  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Itz_;+I.Mp  
} %f{kT<XHu  
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。 +;cw<9%0  
Yj0Ss{Ep  
H3a}`3}U  
{ Ja#pt  
aNXu"US+Sp  
十. bind %X[|7D-  
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。 _Dk;U*2  
先来分析一下一段例子 zD)2af  
b,318R8+G  
n$b/@hp$z  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 6"A|)fz  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 1YM04*H  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 GhpH7% s  
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。 /ebYk-c  
我们来写个简单的。  Xv:<sX  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: UTs0=:+,t  
对于函数对象类的版本: Mw+]*  
YO-O-NEP  
template < typename Func > 39m#  
struct functor_trait bR ;H@Fdg?  
  { @ @# G.  
typedef typename Func::result_type result_type; 8Cm^#S,+  
} ; sKHUf1   
对于无参数函数的版本: Ko -<4wu  
yiI&>J))  
template < typename Ret > qvYw[D#.  
struct functor_trait < Ret ( * )() > !T @|9PCp  
  { :5CwRg  
typedef Ret result_type; M>T#MDK\(  
} ; Gm>8= =c  
对于单参数函数的版本: Bxm^Arc>  
elP`5BuN  
template < typename Ret, typename V1 > 40q8,M  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > c]xpp;%]  
  { KgKV(q=  
typedef Ret result_type; o'D6lkf0  
} ; 0V`/oaW;  
对于双参数函数的版本: TH6g:YP`7  
KUuwScb\  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > NrL%]dl3/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > a(BC(^1!  
  { S)Ld^0w  
typedef Ret result_type; \h #vL  
} ; KWN&nP +  
等等。。。 (6JD<pBm  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy (dO4ww@O  
OwDjUKeN  
template < typename Func > L {5zA5#m  
struct func_return M(/%w"R  
  { B>~E6j7[Mp  
template < typename T > S!g&&RDx  
  struct result_1 <y`yKXzBUV  
  { T8qG9)~3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Q7#Q6-Q  
} ; Vr5a:u'  
Lw!@[;2  
template < typename T1, typename T2 > TWxMexiW  
  struct result_2 ,P9B8oIq  
  { !})+WSs'"s  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \ &_ -  
} ; >#>YoA@S  
} ; wmT3 >  
BJlF@F#  
9 -TFyZYU  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 J.O;c5wL  
7dU X(D,?  
template < typename Func, typename aPicker > B`KpaE]  
class binder_1 8qBw;A)  
  { _;0:wXib =  
Func fn; rtUd L,Hx  
aPicker pk; G-} zkax  
public : !)&-\!M>  
u`   
template < typename T > v8w N2[fC  
  struct result_1 d5WE^H)E.  
  { I#9K/[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; =#>P !  
} ; qLPI^g,  
lkl#AH  
template < typename T1, typename T2 > ,cbP yg  
  struct result_2 2poU \|H  
  { +  ^~n09  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; A 7TP1  
} ; @zPWu}&m  
oXz:zoNQ  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} s!UC{)g,  
dn5T7a~   
template < typename T > 9Uk9TG5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4I2ppz   
  { geT<vh Z6  
  return fn(pk(t)); UB(8N7_/  
} r4_ c~\jH  
template < typename T1, typename T2 > ,@>B#%Nz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !X#=Pt[,  
  { U>:p`@  
  return fn(pk(t1, t2)); A}oR,$D-  
} cvc.-7IO  
} ; 'MC) %N,  
47t^{WrT  
9N-mIGJ  
一目了然不是么? LWIU7dw  
最后实现bind jPbL3"0A&  
[ 9$>N  
;Hm\?n)a  
template < typename Func, typename aPicker > 8BWLi5R[  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Cu9,oU+N  
  { sg9ZYWcL  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ^ *m;![$[  
} 8 A2k-X,  
eBBh/=Zc  
2个以上参数的bind可以同理实现。 lYq R6^  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 "_5av!;A g  
BeplS  
十一. phoenix )~!Gs/w6  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: <hS >L1ZSr  
9BHl 2<&V  
for_each(v.begin(), v.end(), @3b0hi4  
( II[qWs>RG[  
do_ YJr@4!j*  
[ dyu~T{  
  cout << _1 <<   " , " eaCEZHr$  
] hp[8.Z$7  
.while_( -- _1), Aja'`Mu  
cout << var( " \n " ) =k0l>)  
) +fKLCzj  
); o>j3<#?  
I,q3J1K  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Z/a]oR@  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor *jDzh;H!w  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 >5XE*9  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Xf$,ra"  
kbOo;<X9A  
`bivAL  
template < typename Cond, typename Actor > K4oLb"gB1  
class do_while 79S=n,O  
  { ;l~gA|A  
Cond cd; w'cZ\<N[  
Actor act; |%TH|?kB  
public : 2uqdx'^"  
template < typename T > H%sbf& gi  
  struct result_1 &o)j@5Y?  
  { g3"`b)M  
  typedef int result_type; |-Y,:sY:  
} ; 9g " ?`_  
a}%>i~v<  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} x/5%a{~j2  
j63w(Jv/  
template < typename T > <51(q_f  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V =1Y&y  
  { ^bS&[+9E  
  do 3<?(1kSo>>  
    { 3O$Q>.0w/  
  act(t); l$.C40v  
  } .PxtcC.K  
  while (cd(t)); @YV-8;hO  
  return   0 ; 7FfzMs[ \e  
} /z~;.jRg  
} ; <BT}Tv9  
OSsdB%bIu`  
~F DJKGK  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). P>jlFm  
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。 "TG}aS  
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。 ar>S_VW*  
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。 kM@8RAxA  
下面就是产生这个functor的类: 8'/vW~f  
K]Ed-Tz8QZ  
YHg4WW$  
template < typename Actor > $40tAes9  
class do_while_actor kg9ZSkJr  
  { aq[kKS`  
Actor act; @K2q*d  
public : #@ lLx?U  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 6fQQKM@a|  
N(&,+KJ)  
template < typename Cond > }!5"EL(L80  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; o'r?^ *W  
} ; >L5[dkg%  
lHr?sMt  
/ey}#SHm,  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 |)yO] pB:  
最后,是那个do_ ;/ WtO2  
o{nBtxZ"  
aElEV e3  
class do_while_invoker iv:[]o  
  { B-'Xk{  
public : (t fADaJM  
template < typename Actor > 2 ;U(r: ]  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 9boNB "h]T  
  { |a/"7B|?\  
  return do_while_actor < Actor > (act); +qDudGI  
} jSpmE  
} do_; ;S2^f;q~$  
B0nkHm.Sj  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 8T7[/"hi\  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 dk-Y!RfNx  
最后来说说怎么处理break和continue &F)P3=  
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。 WXaLKiA*(  
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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