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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda UVUHLu|^  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 xv)7-jlx  
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, !is8`8F8  
ZpwB"%e$  
G1D(-X4ALZ  
Um|:AT}`^  
  class filler u-?&~WA  
  { _x:K%1_[  
public : ?=\h/C  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 0/%zXp&m  
} ; Ar\`OhR  
#3qkG)  
{u!,TDt*  
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: gU 8'7H2  
&r_:n t  
5tf/VT   
m7eO T  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); DZ EA*E>  
Sw0~6RZ  
 m.2  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 %xY'v$ %  
F:\y#U6"J  
aC:rrS  
_{A($/~c?  
二. 战前分析 UH)A n:9  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Z(V 4"x7F  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 pIh@!C  
[6c{t  
>si<VCO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2Aff3]-:Gd  
  /* --------------------------------------------- */ +x WT)h/  
vector < int *> vp( 10 ); (;s \Ip0  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); j\W+wnAgk  
/* --------------------------------------------- */ L-MpdC  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); o`& idn|,  
/* --------------------------------------------- */ j6Vuj/+}  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Sd{>(YWx~  
  /* --------------------------------------------- */ SQEXC*08  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); =7$YBCuF  
/* --------------------------------------------- */ F[J;u/Z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 7%o\O{,U  
WjA)0HL(  
b]J_R"}  
&"d4J?io`  
看了之后,我们可以思考一些问题: LDbo  
1._1, _2是什么? za24-q  
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。 =n;ileGm+^  
2._1 = 1是在做什么? ((H}d?^AJ  
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。 /at#[Pw~01  
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。 }U8H4B~UtY  
+pDuRr  
{6~W2zX&  
三. 动工 f}@]dFr  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: wD*_S}]  
=!p6}5Z  
YWm:#{n.  
1W; +hXx  
template < typename T > Ex~OT  
class assignment inp=-  
  { ;8U NM  
T value; ne;,TJ\  
public : &oAuh?kTq  
assignment( const T & v) : value(v) {} T6{IuQjXs  
template < typename T2 > i8 dv|oa  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } [t0gXdU 6  
} ; ZZ4W?);;  
m+1MoeR  
_7 n+j  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 mvYr"6f8  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment }J:~}?^%n  
S c@g;+#QU  
==c\* o  
l'$AmuGj  
  class holder -N9U lW2S  
  { lPx4I  
public : 1z{Azp MZ  
template < typename T > )82x)c<e  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const n|{x\@VeF  
  { |3vQmd !2}  
  return assignment < T > (t); >\MV/!W  
} ;o#dmG  
} ; GT* \gZ  
B<+}_3.  
IUI >/87u  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 3dC8MKPq0  
m,Os$>{Ok  
  static holder _1; Z!tt(y\  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 W4T>@ b.  
(3 B; V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]W]Vkkg]  
而不用手动写一个函数对象。 0gxbo  
?e yo2:-$  
5q" ;R$+j  
:0V<  
四. 问题分析 o^gqpQv  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 aQkgkV;~  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ~,dj)x 3M  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 HZ ]'?&0  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 LkNC8V  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 /G\-v2iD  
%  &{>oEQ  
五. 问题1:一致性 :Iw)xd1d}\  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| YQ2ie>C8  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 YS/{q~$t  
=XyK/$  
struct holder fMd]P:B  
  { )7:2v1Xr]  
  // .}2^YOmd  
  template < typename T > "o% N`Xlx  
T &   operator ()( const T & r) const %Wn/)#T|  
  { oO!@s`  
  return (T & )r; YP+0 uZ[g  
} tOS%.0W5J  
} ; HuCH`|v-  
i3N _wv{  
这样的话assignment也必须相应改动: rAk*~OK  
fq _6xs  
template < typename Left, typename Right > EcFYP"{U  
class assignment )k=8.j4  
  { [\eUCt F  
Left l; "wA3l%d[Y  
Right r; ,Rz,[KI|  
public : zN*/G6>A  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} mI"`.  
template < typename T2 > ]#TL~u[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } R7( + ^%  
} ; J3g>#N]='(  
V_(lZDjh*  
同时,holder的operator=也需要改动: U3az\E)HV  
PUF"^9v  
template < typename T > G23Mr9m5O  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const [K x_%Le  
  { 0}-&v+  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); lD. PNwM  
} @\b*a]CV  
On d"Eq=r  
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。 R2Lq,(@-  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 5fSDdaO  
yUqvF6+26  
return l(rhs) = r; 0X~Dxs   
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。 ':kBHCR7  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: q^>$YY>F  
p~$\@8@  
template < typename Tp > p~DlZk"  
class constant_t '&'? S  
  { ;F"W6G  
  const Tp t; 'P39^rb  
public : tbl!{Qwx  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} l&^9<th  
template < typename T > DTI+VY .W^  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ,bKA]#(2  
  { _|x%M}O},  
  return t; %t`a-m  
} qdjRw#LS^q  
} ; m>jX4D7KZ  
j"yL6Q9P  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Xo;J1H  
下面就可以修改holder的operator=了 _LxV)  
Yk6fr~b  
template < typename T > -|:7<$2#I  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const <~<I K=n  
  { aG?'F`UQ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 0&$e:O'v  
} b8feo'4Z   
#AFr@n  
同时也要修改assignment的operator() G]=U=9ZI  
]nEN3RJ  
template < typename T2 > rKP"|+^  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 9v_gR52vh  
现在代码看起来就很一致了。 to(OVg7_  
0[x?Q[~S_0  
六. 问题2:链式操作 8HxB\ !0F?  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 #<MLW4P  
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。 w(<; $9  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 rb qH9 S  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 WB"$NYB  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct vFV->/u  
N"2P&Ho]  
template < typename T > hm&{l|u{RU  
struct result_1 kS8srT /H  
  { vWXj6}  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; tt6ElP|D  
} ; 2sk^A ly  
Cx} Yp-  
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: b=Zg1SqV  
4qrPAt  
template < typename T > kZWc(LwA  
struct   ref d]} 7]  
  { zZ[SC  
typedef T & reference; NGd|7S[^+c  
} ; P>0j]?RB  
template < typename T > U^snb6\5  
struct   ref < T &> (uD(,3/Cw  
  { , .x5  
typedef T & reference; YEF%l'm( \  
} ; <YUc?NF  
N`Zm[Sv7  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Ddghw(9*H  
{(7Dz*0  
template < typename T > 9c}LG5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const );@@>~  
  { LyS139P$  
  return l(t) = r(t); f>;5ZE4Zu  
} tI{pu}/"#  
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。 #z6RzZu  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 )><cL:IJ}S  
t'Nu^_#  
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 |0b$60m$!t  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: BT2[@qH|qF  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 +wY3E*hU  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 )Mi #{5z  
最后的布局是: X.o[=E  
                Add nsaf6y&E  
              /   \ fFqK.^Tn  
            Divide   5 .]k(7F!W  
            /   \ %Jq(,u  
          _1     3 Ad+-/hxc  
似乎一切都解决了?不。 bsR^H5O@  
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。 VVYQIR]!yk  
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。 @433?g`2b  
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: @j9yc  
#OJsu  
template < typename Right > SdYES5aES  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const :{E3H3  
Right & rt) const Vj:)w<] ,  
  { 7Aq4YjbX  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]zhFFq`  
} VCX})sp  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 0d9rJv}~  
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。 \@*cj8e  
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。 RIC'JLWQ  
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。 &dbX>u q  
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。 66[yL(*+  
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? H \.EK Z  
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: 0;!aO.l]K  
dWg$yH  
template < class Action > 2j=3i@  
class picker : public Action H_o<!YxK  
  {  &j2L- )  
public : V<\:iNXX{  
picker( const Action & act) : Action(act) {} %[B &JhT  
  // all the operator overloaded u8~.6]Ae  
} ; ?$ Uk[  
)m\%L`+  
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。 +4G uA0N6  
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: 8T&m{s  
)fA9,yNJ3  
template < typename Right > -+'{C =  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const pE^LQi  
  { oHxaa>C>  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1mFc]1W  
} xPq3Sfg`A  
''?.6r  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > #Ru+|KL  
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。 %Kw5 b ;  
?N,a {#w  
template < typename T >   struct picker_maker 6i9m!YQV  
  { mu=u!by.E  
typedef picker < constant_t < T >   > result; RRV@nDf   
} ; rfXM*h  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > E$ F)z  
  { bpzB}nEp  
typedef picker < T > result; YZr^;jfP  
} ; ucJR #14  
QEQ8gfN9>  
下面总的结构就有了: IW$&V``v  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 4w*F!E2H\}  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 /+JCi6{sHS  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ag:#82C  
至此链式操作完美实现。 JBeC\ \QX  
f$*M;|c1c/  
v$+G_@  
七. 问题3 lU:z>gC  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 uQ5NN*C=  
TN7kt]a2  
template < typename T1, typename T2 > M GN*i9CE  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [<1i[\^  
  { '+f!(teLz  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); zp% MK+x  
} t=xO12Z  
!`=r('l  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: u vc0"g1h  
C/<fR:`c  
template < typename T1, typename T2 > dm8veKW'l  
struct result_2 :*0k:h6g  
  { ;yBq'_e3  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Y 0$m~}j  
} ; wD22@uM#]  
9} eIidwK  
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? q>]v~  
这个差事就留给了holder自己。 UF D_  
    ;=_<\2  
y;;^o6Gnw  
template < int Order > w{I60|C]*  
class holder; 4JU#3  
template <> z*zLK[t+  
class holder < 1 > s ~(qO|d  
  { zw\"!=r^  
public : 5\:#-IYJ  
template < typename T > ,(OA5%A9zK  
  struct result_1 YRW<n9=3  
  { @2YO_rL[  
  typedef T & result; oJ{)0;<~L  
} ; Z TjlGU `  
template < typename T1, typename T2 > ""d3ownKhw  
  struct result_2 A5ktbj&gy<  
  { >+#TsX{  
  typedef T1 & result; N^%[ B9D  
} ; qe`W~a9x  
template < typename T > ;6fkG/T  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const SY>N-fW\H:  
  { je_77G(F  
  return (T & )r; nUd(@@%m  
} =1VY/sv  
template < typename T1, typename T2 > 1?E\2t&K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const hYb!RRGn  
  { /bt@HFL|`  
  return (T1 & )r1; %QwMB`x  
} } ..}]J;To  
} ; D dt9`j  
0kmVP~K  
template <> ~4XJ" d3L  
class holder < 2 > n)$ q*IN"  
  { @^k$`W;  
public : 5IVASqYp  
template < typename T > r[EN`AxDb  
  struct result_1 <0JW[m  
  { <9\_b 6  
  typedef T & result; zh*NRN  
} ; hh:0m\@<  
template < typename T1, typename T2 > _Xsn1  
  struct result_2 J5@_OIc1y  
  { mEyZ<U9  
  typedef T2 & result; A3C<9wXx  
} ; ?|N:[.  
template < typename T > e)cmZ8~S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Tg{d#U_qB  
  { 90K&s#+13  
  return (T & )r; wy:.  
} EBK\.[  
template < typename T1, typename T2 > u^!-Z)W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const y])xP%q2 O  
  { k3S**&i!CR  
  return (T2 & )r2; pg4M$;ED  
} Kc{fT^E  
} ; m"H9C-Y  
Xa9G;J$  
+~w '?vNc  
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> >。 Q? W]g%:)  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ={#r/x  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ApU5,R0  
owmA]f  
return l(i, j) = r(i, j); l~F,i n.  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 0fi+tc 30  
!. q*bY  
  return ( int & )i; \iu2rat^  
  return ( int & )j; ,((5|MbM/  
最后执行i = j; SJy:5e?zk  
可见,参数被正确的选择了。 D?X97jNm  
?B@iBOcu[  
B0Xn9Tvk  
)7c^@I;7  
6M612   
八. 中期总结 ?w3f;v  
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: z'fGHiX7.0  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 XK(<N<Z@|e  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ew }C*4qH  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor }1X,~y]  
A g/z\kX  
KY2xKco  
 '=%vf  
$Iqt c)DA  
T][\wyLx1  
九. 简化 Q\ro )r  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 33"{"2==`  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 2&Wc4,O!i  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: qI5/ME(}  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 -!wm]kx f  
  +-*/&|^等 { #>@h7  
2. 返回引用。 JMO"(?  
  =,各种复合赋值等 V , )kw{](  
3. 返回固定类型。 Z{u*vUC&  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) VpTp*[8O  
4. 原样返回。 ]J_Dn\  
  operator, i1|-  
5. 返回解引用的类型。 ffuV$#  
  operator*(单目) lEQn2+  
6. 返回地址。 V 1#/ +~  
  operator&(单目) t=A| K    
7. 下表访问返回类型。 W c-P= J*m  
  operator[] mP3:Fc _G  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 bLaD1rnGi  
  operator<<和operator>> l3l[jDa,2  
[dOPOA/d  
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。 F4">go  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: V `@@ufU}  
j_p.KF'[?  
template < typename Left > d~GT w:  
struct value_return nCXIWLw  
  { o?/N4$&5l  
template < typename T > |l7e*$j  
  struct result_1 )h>Cp,|{  
  { [x-Z)Q. 5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; -$[=AqJXp;  
} ; "+saI@G  
"6Ly?'H K  
template < typename T1, typename T2 > \*d@_oQ$  
  struct result_2 }JrM!'  
  { y~p7&^FeR  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; F}i rCi47c  
} ; !Y`nKC(=z  
} ; 36&7J{MU  
@: %}clZ  
kTs)u\r.  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait :~U1JAs$  
!=k\Rr@qx  
下面我们来剥离functor中的operator() cs~ }k7><  
首先operator里面的代码全是下面的形式: _;X# &S(q-  
&k : |  
return l(t) op r(t) ?G.9D`95  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) wQ(ME7 t  
return op l(t) t-_N|iW' 5  
return op l(t1, t2) nSgg'I(  
return l(t) op Y:*mAv;&  
return l(t1, t2) op 9OXrz}8C  
return l(t)[r(t)] shnfH   
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] OuS{ve  
1cOp"!  
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: a,lH6lDk  
单目: return f(l(t), r(t)); L-G186B$r  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); P{rJG '  
双目: return f(l(t)); * Oyic3F  
return f(l(t1, t2)); ^_)CQ%W?  
下面就是f的实现,以operator/为例 +(UrqK4Av  
[- vd]ob  
struct meta_divide <~X=6  
  { M8S4D&vpD4  
template < typename T1, typename T2 > fs>0{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) b\]"r x (  
  { Gash3}+  
  return t1 / t2; N|7<*\o  
} "0zMx`Dh  
} ; D.R5-  
%#ms`"H  
这个工作可以让宏来做: n1buE1r?  
?CL1^N%  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ p B?a5jpA  
template < typename T1, typename T2 > \ OkA-=M)RI:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *%uv7G@%N  
以后可以直接用 MeP U`M--  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) q)<5&|V  
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 9c#9KCmc  
(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。。。) "Z}0A/y  
#;}IHAR  
V/>SjUNq  
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 POUB{ba  
^D oJ='&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > BFj@Z'7P  
class unary_op : public Rettype Yg2z=&p-{"  
  { .B#Lt,m  
    Left l; "%A[%7LY  
public : Z2*hQ`eE  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} wrGd40  
?R"5 .3  
template < typename T > J,m.LpY  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /x-Ja[kL  
      { UkXc7D^jwm  
      return FuncType::execute(l(t)); ><`.(Z5c  
    } N]+x@M @^3  
#Yj0'bgK  
    template < typename T1, typename T2 > %z8@;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =p&6A^  
      { alHwN^GhP  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); o)S>x0| [  
    } $V`O%Sz  
} ; Ldir'FW  
?xUz{O0/  
.7E-  
同样还可以申明一个binary_op /1n}IRuw  
sY1@ch"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;M4N=G Wd4  
class binary_op : public Rettype y^M'&@F  
  { 2Ni{wg"  
    Left l; V~e1CZ(2X  
Right r; 0#Rj[J;kh  
public : zS?i@e $  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :CK,(?t  
b'vJPv~hI  
template < typename T > l*%voKZG  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |W:kzTT-T  
      { hw~cS7  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); K7e<hdP_#  
    } B#EF/\5  
t*.v!   
    template < typename T1, typename T2 > )2rI/=R  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :peBQ{bj  
      { Av+ w>~/3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); RA.@(DN&  
    } vkbB~gr@*  
} ; ;;l(  
xW"J@OiKL  
Mh3zl  
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 B(^fM!_%-6  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 (T'inNbJe  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) mjs*Z{_F^  
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。 3]} W  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 66Hu<3X P  
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。。。 >|z=-hqPK  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 #/1A:ig  
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) TU[f"!z^  
下面是修改过的unary_op S@_@hFV jd  
#+ n &  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Y>%A*|U%  
class unary_op X4%*&L  
  { ;y5cs;s  
Left l; =WDf [?ED  
  \dufKeiS&a  
public : `I m;@_J  
|C-B=XE;3  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} `5GJ,*{z  
!lu$WJ{M  
template < typename T > kN>d5q9b%X  
  struct result_1 7Jc=`Zm'  
  { zWjGGTP~3&  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3_Oq4/  
} ; n]8_]0{qi  
3)dT+lZ  
template < typename T1, typename T2 > Aoa0czC~  
  struct result_2 D0x+b2x^  
  { @uH7GW}$g  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )(DV~1r=  
} ; p}(w"?2  
vBM\W%T|d  
template < typename T1, typename T2 > ?0_i{BvN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tbOe,-U-@  
  { ( !Ml2  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); P<2yCovn`  
} xR1g  
09x\i/nb  
template < typename T > 5l)p5Bb48c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ih~c(&n0  
  { -F5U.6~`!  
  return OpClass::execute(lt(t));  ) mv}u~  
} z': >nw  
x!"!oJG^k  
} ; *FG@Dts^&  
(iWNvVGS  
W:EXL@  
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 gB~SCl54  
好啦,现在才真正完美了。 ASu9c2s  
现在在picker里面就可以这么添加了: Pv/P<i^  
AKAAb~{  
template < typename Right > 0/] @#G2  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 7r}gS2d  
  { #c!(97l6o  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); KCCS7l/  
} D=dY4WwG  
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。 $X\BO&  
6xBP72L;%"  
&ul9N)A  
+d'h20  
xX"?3%y>  
十. bind Tmw :w~  
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。 .s2d  
先来分析一下一段例子  ^5 ;Y  
u\t ;  
eY&UFe  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ~:+g+Mf~[  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 E+7S:B  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 /H3,v8J@  
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。 9qqEr~  
我们来写个简单的。 n+!.0d}6  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ?94da4p  
对于函数对象类的版本: 9Z+@i:_}  
m9PcDhv  
template < typename Func > Js=|r;'  
struct functor_trait F48`1+  
  { h_CeGl!M}  
typedef typename Func::result_type result_type; PDpIU.=!0  
} ; Uf\*u$78  
对于无参数函数的版本: 0p[$8SCJ  
r_2  
template < typename Ret > YDQV,`S7  
struct functor_trait < Ret ( * )() >  /?_{DMt  
  { wT.V3G  
typedef Ret result_type;  &`@Jy|N\  
} ; jR/X}XQtY  
对于单参数函数的版本: z%;\q$  
{{<o1{_H  
template < typename Ret, typename V1 > !P:hf/l[B  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > <MfB;M  
  { z5{I3 Y!1  
typedef Ret result_type; <o]tW4\(R  
} ; pH"LZ7)DI0  
对于双参数函数的版本: qKSM*k~  
r!x^P=f,MJ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > @nZFw.  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > cF/FretoO  
  { ^|sQkufo  
typedef Ret result_type; ?29 KvT;#]  
} ; (p2\H>pTr  
等等。。。 awC&xVf  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy RcHyePuF)R  
PGw"\-F  
template < typename Func > WV&BZ:H  
struct func_return H-rf?R2  
  { }_gq vgI>p  
template < typename T > s]2k@3|e  
  struct result_1 uvmNQg  
  { iT|+<h  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -)$)<k  
} ; M>v M@j  
NGxii$F  
template < typename T1, typename T2 > M(2[X/t  
  struct result_2 h+Z|s  
  { -6H)GK14b  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; JdV!m`XpXy  
} ; z2 dM*NMK  
} ; N.isvDk%  
I;xT yhUd  
uZQ)A,#n;  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 'Lm.`U  
mS );bs  
template < typename Func, typename aPicker > hyTi':  
class binder_1 p jrA:;  
  { G A7  
Func fn; VvltVYOZA  
aPicker pk; r":<1+07  
public : GUcuD^Fe  
|Y])|`_'G  
template < typename T > 2cmqtlW"  
  struct result_1 <"\K|2Sg  
  { APLu?wy7s5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; +ATN2 o  
} ; .:lzT"QXI  
D<rjxP  
template < typename T1, typename T2 > ]&9f:5',  
  struct result_2 Z v~ A9bB  
  { q,*IR*B:a  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; O=-|b kO  
} ; Mv9s  
H?aB8=)  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} jn+0g:l  
"`3H0il;<  
template < typename T > W"2\vo)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y k#:.5H  
  { r] ]Ke_s!  
  return fn(pk(t)); ~ib#x~Db  
} @L~y%#  
template < typename T1, typename T2 > '17=1\Ss6;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~pF'Qw" z|  
  { o+tY[UX  
  return fn(pk(t1, t2)); &bL1G(}  
} "@f`O  
} ; h`vM+,I  
*wSl~J|ZM%  
#Y{"`5>  
一目了然不是么? jf%Ydr}`  
最后实现bind k5ZwGJ#r  
=W4cWG?+  
d[S!e`,iD  
template < typename Func, typename aPicker > ^X_%e|  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) W&*{j;e9%I  
  { t4JGd)r  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); J,q:  
} $>BP}V33  
qt1# P  
2个以上参数的bind可以同理实现。 - jyD!(  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Nh+$'6yT%  
b ;}MA7=  
十一. phoenix t7~mW$}O  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: nY*ODL  
|FcG$[  
for_each(v.begin(), v.end(), i/$lO de  
( U ^,ld`  
do_ PD$'xY|1=  
[ `n%~#TJ  
  cout << _1 <<   " , " ~M\s!!t3  
] Ti'O 2k  
.while_( -- _1), ck@[% ?  
cout << var( " \n " ) PNKmI  
) 5q) Eed  
); {<]abO  
:WxMv~e{U  
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: RSnK`N\9jb  
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 /stED{j,  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 `Y[zF1$kz^  
那么我们就照着这个思路来实现吧: M9N|Ql  
_{ba  
o?X\,}-s  
template < typename Cond, typename Actor > gr S,PKH  
class do_while :4Y|%7[  
  { fDRQ(}  
Cond cd; nBD7  
Actor act; 2?"9NQvz  
public : G?"1 z;  
template < typename T > x7*}4>|W,I  
  struct result_1 \fKv+  
  { SKS[Lf  
  typedef int result_type; F0|T%!FB>%  
} ; '2 )d9_ w  
c^=:]^  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 1XZ&X]  
-p)HH@6a  
template < typename T > wHY;Y-(ZT  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e)iVX<qb  
  { %_ z]iz4  
  do W35nnBU  
    { gr7W&2x7\  
  act(t); Y#Z&$&n  
  } d5i /:  
  while (cd(t)); Z2`e*c-[E  
  return   0 ; : ._O.O  
} /R,/hi Kx\  
} ; x##Iv|$  
Wm\f:|U5`  
`"bm Hs7  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ogPfz/ hw  
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。 ud.S, 8Sy  
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。 $b8>SSz  
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。 J:Qp(s-N^:  
下面就是产生这个functor的类: S1=c_!q%9  
r|P4|_No  
 dxU[>m;  
template < typename Actor > l p? h~  
class do_while_actor dk.da&P  
  { :2?'mKa7  
Actor act; %TR->F  
public : [OT@gp:  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} >!oN+8[~  
> W0hrt?b  
template < typename Cond > ^ ]B&7\w"t  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; "W1q}4_  
} ; =DqGm]tA  
t,H,*2  
)8vcg{b{d  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 s_kI\w4(x1  
最后,是那个do_ 3O]e  
6znm?s@~  
bc 0|tJc  
class do_while_invoker ~\Ynih  
  { &B3kzs  
public : .f6_[cS;g  
template < typename Actor > SGbo|Xe7:  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 6\]-J*e>  
  { Pjx9@i  
  return do_while_actor < Actor > (act); Gis'IX(  
} 4RzG3CJdS  
} do_; 6?t5g4q*nn  
E+Gea[c  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ).&$pXj  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 P(Lwpa,S  
最后来说说怎么处理break和continue {jv1hKTa  
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。 !"1bV [^  
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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