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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Zh@4_Z9n!  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 rE bx%u7Q  
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, *783xEF>f  
O&rD4#  
q>D4ma^  
&F<J#cfe8  
  class filler " kE:T.,  
  { BCa90  
public : 1{\,5U&  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} A|`Joxr  
} ; ~_f |".T  
WcZo+r  
*tbpFk4/  
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: x 1%J1?Fp  
yPzULO4  
I9Edw]  
FJn~ =hA  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); `ohF?5J,  
do?S,'(g  
(:j+[3Ht  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 UL@5*uiX  
U:pLnNp`  
Vx\# +)4  
C,VqT6E<  
二. 战前分析 O_ s9  
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。 b Q9"GO<X  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Us@ {w`T  
6/V{>MTZg  
bz}AO))Hk  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); xRTg [  
  /* --------------------------------------------- */ l b1sV  
vector < int *> vp( 10 ); [6RV'7`Abj  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); +*:x#$phx  
/* --------------------------------------------- */ !Wdt:MUI8  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); @tjZvRtZ  
/* --------------------------------------------- */ SCI-jf3WN  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); &ls!IN  
  /* --------------------------------------------- */ =?I1V#.  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 3' :[i2[  
/* --------------------------------------------- */ !w;A=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); v#<+n{B  
q=E}#[EgY  
[V#&sAe  
u {E^<fW]  
看了之后,我们可以思考一些问题: *"wD& E?  
1._1, _2是什么? f-f\}G&G  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 #(7RX}  
2._1 = 1是在做什么? ]Xkc0E1  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 (Aov}I+  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ;t@ 3Go  
Vp{RX8?.  
{7M4SC@p|  
三. 动工 )*$  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ~A:;?A'.  
b$`4Nn|  
<+i`W7  
g:HbmXOBpj  
template < typename T > \A~I>x  
class assignment |"tV["a  
  { 6!}m$Dvt~  
T value; ETH#IM8J  
public : sJYKt   
assignment( const T & v) : value(v) {} 0or6_ y6  
template < typename T2 > WX[dM }L  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 1WA""yb  
} ; )>#<S0>'j  
RAx]Sp Q-S  
r^o}Y  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 6Nd_YX  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment E<m"en&v  
ywsz"/=@  
BUy}Rn  
.*wjkirF#~  
  class holder jtVPv]  
  { Z]>e& N  
public : ZsK'</7  
template < typename T > /RULPd PH  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const =B{$U~}  
  { &MGgO\|6  
  return assignment < T > (t); 7_'k`J@_  
} }-]s#^'w  
} ; va*>q-QCr  
V{aIhH>P  
+P6  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: f.xSr!  
W,oV$ s^  
  static holder _1; c.me1fGn  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 RkXLE"G '  
b8-^wJH!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); w!Lb;4x ?  
而不用手动写一个函数对象。 Fb4S /_ V  
H(ftOd.y  
oO9iB:w  
YwTtI ID%  
四. 问题分析 <h>fip3o  
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。 C g,w6<7  
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。 Q^5 t]HKn  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 AE@Rn(1.  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ;og<eK  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 K>p:?w  
5suSR;8  
五. 问题1:一致性 eMMiSO!3  
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?| pDS4_u  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 gG z_t,=  
M]:B: ;  
struct holder sy#j+gZ   
  { i*rv_G|(Zj  
  // +( 7vmC.  
  template < typename T > w5G34[v  
T &   operator ()( const T & r) const vP;tgW9Qk  
  { j3'/jk]\  
  return (T & )r; T//+&Sk[  
} j W]c9u  
} ; 9Yne=R/]  
/u1zRw  
这样的话assignment也必须相应改动: GnHf9 JrR  
W${sD|d-  
template < typename Left, typename Right > wx7>0[zE  
class assignment KD<`-b)7<  
  { JZ0+VB-3U  
Left l; ^rb7`s#G  
Right r; R_&V.\e_  
public : d~s-;T  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \e vgDZf  
template < typename T2 > ;Cpm3a t  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } \nt'I;f  
} ; WED7]2>  
Ho{?m^  
同时,holder的operator=也需要改动: lt2& uYgp  
-BH'.9uqGQ  
template < typename T > ?O]gFn  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const NY w(hAPv  
  { 78A4n C  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); e/l?|+m 6  
} u"3cSuqy  
m#(x D~V  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 PU\q.y0R  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 \3UdC{~  
O$ oN1  
return l(rhs) = r; 6/C  
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。 0a;zT O/"v  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: l)eaIOyk  
C!A_PQ2y  
template < typename Tp > pfIvBU?  
class constant_t X*;p;N  
  { 6H9]]Unju  
  const Tp t; U4/$4.'NQ  
public : x@x@0k`A2  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ?Io2lFvI@Y  
template < typename T > e6/} M3B  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const t38T0Ao  
  { "@Fxfd+Ot  
  return t; BF#e=p  
} Np)!23 "  
} ; 79fg%cSb  
 iSax-Mc  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Z/;SR""wa  
下面就可以修改holder的operator=了 r-uIFhV^  
b s*Z{R  
template < typename T > =ye}IpC*M  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const YDL)F<Y  
  { EORAx  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); y%AJ>@/;  
} &ICO{#v5  
;RYKqUE  
同时也要修改assignment的operator() G)`MoVH1  
Plv+mb  
template < typename T2 > 4j{ }{  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Q^OzFfR6  
现在代码看起来就很一致了。 q fe#kF9  
%(6WrE5F6  
六. 问题2:链式操作 ]vrs?  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 c`Cn9bX  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 `z.#O\@o  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ]QQ"7_+  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ^m9cEl^:nQ  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 4 n( f/  
W525:h52{  
template < typename T > pQi -  
struct result_1 D%btlw ?{  
  { wOP}SMn  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; !{LwX Kf  
} ; PGDlSB^O  
k[m-"I%ZFX  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: #Ba'k6b  
3i1>EjML  
template < typename T > AnQRSB (  
struct   ref %qhaVM$]  
  { 1+Oo Qs  
typedef T & reference; ;8UHPDnst  
} ; jw)t"S/E  
template < typename T > >?tpGEZ\  
struct   ref < T &> inPGWG K]  
  { UF tTt`N2  
typedef T & reference; XR(kR{yo  
} ; ~yV0SpL  
[LK 9^/V  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 3yDvr*8-@  
#<:khs6  
template < typename T > ;pJ7k23(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const xb\lbS{ f  
  { ,==lgM2V>  
  return l(t) = r(t); <Z Ls+|1  
} qmGB~N|N  
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。 9b>a<Z  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 (msJ:SG  
.W\Fa2}%av  
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 Om*Dy}  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ? p]w_l  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 +9t@eHJT1  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 fsu'W]f  
最后的布局是: ]v#Q\Q8>  
                Add mb/Y  
              /   \ tfO _b5g  
            Divide   5 9ZwhC s O  
            /   \ Im2g2 ]  
          _1     3 i*3'O:Gq  
似乎一切都解决了?不。 a[!':-R`s  
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。 YGB|6p(  
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。 %O-wMl  
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: G7u7x?E:B`  
0X;Dr-3<  
template < typename Right > xM(  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const !Qy3fs  
Right & rt) const | =&r) ~  
  { :gmVX}  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); y9 "!ys  
} zPn8>J<.0Q  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 1-`8v[S  
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。 |dvcDx0|K  
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。 D*b> l_  
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。 xJ4T7 )*  
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。 Ty>`r n  
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? Wjp<(aY[  
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: Z"A:^jZ<s  
r~X6qC  
template < class Action > 7J\I%r  
class picker : public Action H|P.q{(G  
  { |e!Sm{#!  
public : r(RJ&\ !  
picker( const Action & act) : Action(act) {} bR.T94-8y  
  // all the operator overloaded q^gd1K<N  
} ; 8I*fPf  
*%8dW  
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。 FBe 1f1 sm  
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: y<Z8+/f`f  
]>!]X*\9  
template < typename Right > U`D"L4},.  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const H&I 0\upd  
  { R6ywc "xE  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); M C>{I3  
} !9-dS=:Y  
L_/.b%0)  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Mb-C DPT  
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。 Upf1*$p  
3N?uY2  
template < typename T >   struct picker_maker #+XKfumLk  
  { Yk }zN_v  
typedef picker < constant_t < T >   > result; I;=}@]9  
} ; Da.vyp  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 7:]I@Gc'  
  { u4%-e )$X  
typedef picker < T > result; -)w/nq  
} ; .iw+ #  
'EXp[*  
下面总的结构就有了: I\":L  
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。 \;4RD$J  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Xf:-K(%e  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 4!D!.t~r  
至此链式操作完美实现。 a &j H9  
g8^$,  
yVSJn>l!  
七. 问题3 (ue;O~  
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。 (xMAo;s_  
'Kl} y,  
template < typename T1, typename T2 > 7z`)1^ M  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,w c|YI)E  
  { ! @|"84  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); K@+&5\y]  
} n{|~x":9V  
:[! rj  
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: r"^P>8  
fy7]I?vm@  
template < typename T1, typename T2 > od$Cm5  
struct result_2 Rzw}W7zg[  
  { ~|riFp=J  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 0&zp9(G5  
} ; PE-Vx RN)  
-GQ`n01  
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?  $33wK  
这个差事就留给了holder自己。 wTqgH@rGtR  
    Ymx/N+Jl  
*&!&Y*Jzg  
template < int Order > MK,#"Ty}zK  
class holder; ONg_3vD{  
template <> GkVV%0;&J1  
class holder < 1 > (FP- K  
  { !M\8k$#"n  
public : tK1P7pbC8r  
template < typename T > ^C_ ;uz  
  struct result_1 V4iN2  
  { 0jG8Gmh!  
  typedef T & result; bDRl}^aO6  
} ; "RiY#=}sm  
template < typename T1, typename T2 > Z sv(/>  
  struct result_2 *}Vg]3$4  
  { ?$%#y u#.  
  typedef T1 & result; wm_xH_{F  
} ; Dhv ^}m@  
template < typename T > s@V4ny9x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~Cm_=[  
  { /U+0T>(HS  
  return (T & )r; Zg_ fec~6q  
} m>DBO|`  
template < typename T1, typename T2 > DOyYy~Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const v:|_!+g:  
  { i1}Y;mj  
  return (T1 & )r1; PS**d$ S  
} [<rV "g  
} ; CN+[|Mz*p  
"K;f[&xO,o  
template <> |L,_QXA2  
class holder < 2 > Onz@A"  
  { 67?O}~jbG  
public : V9bn  
template < typename T > lXjhT  
  struct result_1 0M-=3T  
  { 7a\at)q/y  
  typedef T & result; )lwxF P;  
} ; bW-9YXj%  
template < typename T1, typename T2 > xim'TVwvC  
  struct result_2 plN:QS$  
  { gLy1*k4  
  typedef T2 & result; hR(\%p  
} ; +XMKRt  
template < typename T > e#BxlC  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const EIug)S~  
  { sYE|  
  return (T & )r; :"{("!x   
} eaB6e@]@  
template < typename T1, typename T2 > rK(TekU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _X;xW#go  
  { .Yg7V'R1  
  return (T2 & )r2; WCRGqSr4  
} +`=rzL"0I7  
} ; ~+ [T{{  
1L3 +KD~  
>sGIpER7  
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> >。 @|N{E I  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 2K wr=t  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: QN)EPS:y  
Q!.JV. (  
return l(i, j) = r(i, j); ^Q,-4\ec  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) V96:+r  
[`(W(0U%  
  return ( int & )i; 3'2>3Y/7Bb  
  return ( int & )j; `cgyiJ  
最后执行i = j; VY G o;  
可见,参数被正确的选择了。 [+;>u|  
ZW>iq M^9  
~'lYQ[7  
8GlRO4yd  
VRE[ vM'  
八. 中期总结 ;2N: =Rv  
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: mM(Z8PA 9-  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 uSQRI9/ir2  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 @;;3B  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Ndmki 7A  
CT{mzC8  
gUGMoXSTI|  
&+|bAn9AJ  
o3C GG  
"vvv@sYxi  
九. 简化 <~z@G MQCf  
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。 40=*Ul U-  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 *{x8@|K8  
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: 7/e25LS!`U  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 $&Lw 2 c0  
  +-*/&|^等 ;suY  
2. 返回引用。 q8 SHFKE  
  =,各种复合赋值等 \$+#7( K  
3. 返回固定类型。 _*w kTI+j  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) /`s{!t#Y  
4. 原样返回。 #n_t5 O[  
  operator, 5J~@jPU  
5. 返回解引用的类型。 o#uhPUZ  
  operator*(单目) U2G[uDa;  
6. 返回地址。 pL5Bz!_r  
  operator&(单目) PjE%_M<  
7. 下表访问返回类型。 7x=-1wbi  
  operator[] |Ml~_m  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 y3@m1>]09  
  operator<<和operator>> O%s7}bR3  
z?<Xx?Kk  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 a! gj_  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: &0x;60b  
W %<,GV  
template < typename Left > zD@RW<M  
struct value_return NjFlV(XT}  
  { o)WzZ,\F^J  
template < typename T > B,b^_4XX$  
  struct result_1 Ve\.7s  
  { sq_ yu(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; +?'a2pUS  
} ; dnzZ\t>U  
TUN6`/"  
template < typename T1, typename T2 > O[+\` 63F=  
  struct result_2 vyBx|TR  
  { eWOZC(I*z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; v8U&{pD,  
} ; d1}cXSQ1T  
} ; >)t-Zh:n  
|U`A So  
ST1;i5   
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait >@tJ7m M  
"G!,gtA~  
下面我们来剥离functor中的operator() $Zn>W@\  
首先operator里面的代码全是下面的形式: :Qu.CvYF  
oM!zeJNA  
return l(t) op r(t) Bo4iX,zu  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) AzMX~cd  
return op l(t) .A F94OlE/  
return op l(t1, t2) ?$@E}t8g\  
return l(t) op |Hv8GT  
return l(t1, t2) op ;"2(e7ir  
return l(t)[r(t)] )1/J5DI @8  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] _};T:GOT  
F;ELsg  
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: Bq~?!~\?.  
单目: return f(l(t), r(t)); CqLAtS X7  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8Xa{.y"  
双目: return f(l(t)); \7WZFh%:  
return f(l(t1, t2)); _b! TmS#F1  
下面就是f的实现,以operator/为例 ({<qs}H"  
, }B{)  
struct meta_divide UYH&x:WEd  
  { o4H'  
template < typename T1, typename T2 > ._p^0UxT  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 9gFfbvd  
  { 5Z_aN|Xn  
  return t1 / t2; R:y u  
} Q"k #eEA  
} ; _| >bOI  
i\zN1T_  
这个工作可以让宏来做: 6$G@>QCBS  
)U+&XjK  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ @4wN-T+1  
template < typename T1, typename T2 > \ $aY:Z_s  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Ubv_ a  
以后可以直接用 Zr|\T7w 3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) T^@P.zX  
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 `aL4YH-v  
(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。。。) b?:SCUI  
 z:d+RMA  
&ER,;^H `6  
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 o(YF`;OhvS  
\eCQL(_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > yHmNO*(  
class unary_op : public Rettype `aM8L  
  { a;v;%rs  
    Left l; nm`}Z'&)  
public :  WYW@%t  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9R N ge;*  
15cgmZsS  
template < typename T > xHaoSs*C9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i>PKE.  
      { }-PV%MNud  
      return FuncType::execute(l(t)); $ItPUYi";  
    } oN[# C>#(  
y*j8OA.S  
    template < typename T1, typename T2 > M(.]?+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;f[@zo><r  
      { H8$";T(I  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); |"Fm<  
    } QD^"cPC)mM  
} ; t_iZ\_8  
7VA6J-T  
rm!.J0 X  
同样还可以申明一个binary_op 9|2LuHQu+  
~c'R7E&Bfa  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > eQsoZQA1  
class binary_op : public Rettype ixJwv\6Y  
  { m@y_Wt  
    Left l; 4(p,@e31  
Right r; :snn-e0l  
public : }>m3V2>[  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} N4wMAT:h  
&$.x1$%  
template < typename T > y5:al7*P  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MJ~)CiKgN  
      { 6EkD(w  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 7.(vog"I)  
    } MKr:a]-'f~  
o88Dz}a  
    template < typename T1, typename T2 > f/e2td*A  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >}B~~C;  
      { &>z}u&oF  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Bk8 '*O/)  
    } ;/ao3Q   
} ; 1a;&&!X  
UE/N-K)`  
%M;{+90p>t  
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 0 = - D  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 J9`[Qy\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Q)Zk UmW  
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。 0:k ~  lz  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! *,p16"Q;  
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。。。 Vr<ypyC  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 D(gpF85t  
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) Y\ G^W8  
下面是修改过的unary_op -~imxPmZ  
nwAx47>{  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > XrQS?D `  
class unary_op :Qklbd[9qF  
  { ( ?pn2- Ip  
Left l; Y$6W~j  
  O7\ )C]A  
public : Z|a\rNv  
parC~)b_  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} fY9/u=  
/'0,cJnm  
template < typename T > dM3V2TT  
  struct result_1 0 B[eG49  
  { sTG e=}T8  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; /yj-^u\R  
} ; . G ~,h  
9C)w'\u9+  
template < typename T1, typename T2 > i4oBi]$T  
  struct result_2 Zc57]~  
  { 3a#j&]  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \^%5!  
} ; Y/w) VV  
P1m PC  
template < typename T1, typename T2 > "227 U)Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `)R@\@jt  
  { )SYZ*=ezl.  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ;j/-ndd&&  
} jZ>'q/  
2_ HPsEx  
template < typename T > ';?b99  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^#L?HIM  
  { a4M`Bk;mb  
  return OpClass::execute(lt(t)); R!.HS0i.  
} c~UYs\  
_;+N=/l0  
} ; $0K%H  
0IEFCDeCO  
^R4eW|H  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug k6 f;A  
好啦,现在才真正完美了。 ,/g\;#:{@]  
现在在picker里面就可以这么添加了: nNff~u)I  
K*Tvo `  
template < typename Right > (FAd'$lhX}  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 6\9 9WQ  
  { d/OIc){tD  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); = pS\gLQu  
} 4GRmo"S  
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。 ~f2zMTI|  
gaJIc^O  
\$h LhYz-  
<P3r}|K  
~!!>`x  
十. bind -W+67@(\8H  
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。 w{"GA ~=  
先来分析一下一段例子 1H_#5hd  
p=(;WnsK  
U{>eE8l  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 3rZ"T  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 otO6<%/m  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ]Zim8^n?`.  
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。 hexq]'R  
我们来写个简单的。 8D:{05  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 5yQv(<~*G  
对于函数对象类的版本: ,&HZvU&  
0ZV)Y<DJ  
template < typename Func > [@= [< _r  
struct functor_trait r\"O8\  
  { RfwTqw4@  
typedef typename Func::result_type result_type; sy` : wp  
} ; `8TM<az-L  
对于无参数函数的版本: $E4W{ad2jW  
K,}"v ;||  
template < typename Ret > sHrpBm&O4  
struct functor_trait < Ret ( * )() > (;a O%  
  { Tf"DpA!_  
typedef Ret result_type; >M^ 1m(  
} ; [lA[w Cw  
对于单参数函数的版本: Wx/!My u  
<5(8LMF  
template < typename Ret, typename V1 > ;NRT a*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > = sIR[V'(  
  { 88U4I  
typedef Ret result_type; |7/B20  
} ;  #~.i\|VL  
对于双参数函数的版本: H+3I[`v  
<' %g $"  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > G6eC.vU]j  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > xM;gF2  
  { asW1GZO  
typedef Ret result_type; ) ZOmv  
} ; fwAN9zs  
等等。。。 4ij`   
然后我们就可以仿照value_return写一个policy &u"*vG (U[  
vO{ijHKE  
template < typename Func > ?/)5U}*M0T  
struct func_return =O)JPo&iwY  
  { ok\+$+ $ju  
template < typename T > G"TPu _g  
  struct result_1 _u;^w}0  
  { #fGb M!3p  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9rao&\eH  
} ; _ |TE )h  
_T5~B"*  
template < typename T1, typename T2 > oJ8_hk<Va8  
  struct result_2 2,&lGyV#  
  { cJ8F#t  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &F'v_9  
} ; $hSu~}g  
} ; YC=BP5^  
cT0utR&  
X_'.@q<!CV  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Z{p6Q1u  
Sc6wC H  
template < typename Func, typename aPicker > X=\ #n-*  
class binder_1 C3@.75-E  
  { F`I-G~e  
Func fn; sjTsaM;<  
aPicker pk; [k'Ph33c  
public : ;wQWt_OtuJ  
% C 3jxt  
template < typename T > :GK{ JP  
  struct result_1 j 5'Jp}  
  { 6>=>Yj  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; `8dE8:# Y  
} ; Xp} vJl   
~#a1]w  
template < typename T1, typename T2 > @IiT8B  
  struct result_2 HnP;1Gi  
  { oLr"8R\d>t  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !W%HAlUAG[  
} ; X^|oY]D  
zK-hNDFL{  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} \aZ(@eF@@Q  
0='DDy  
template < typename T > : l>Ue&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i9!Urq-  
  { )E7A,ZW,  
  return fn(pk(t)); uCu,'F,6Y  
} 3(5RUI-  
template < typename T1, typename T2 > ImV54h'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Gr6ma*)y~t  
  { [BQw$8 +n_  
  return fn(pk(t1, t2)); gs8L/veP  
} K%pmE?%,8  
} ; #dpt=  
<,E*,&0W  
99ha /t  
一目了然不是么? 0X0D8H(7Q  
最后实现bind ;n;^f&;sJ  
s3+O=5  
gw*d"~A  
template < typename Func, typename aPicker > m@O\Bi}=}  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 9wq%Fnt  
  { ZM#WdP  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Vw{Ys6q  
} %C3cdy_c  
xapkhIW2\  
2个以上参数的bind可以同理实现。 m|]^f;7z  
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。 D+SpSO7yg  
 Nr[Rp  
十一. phoenix \OU+Kl<  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: li%-9Jd  
&16bZw  
for_each(v.begin(), v.end(), MtYP3:  
( 5pok%g  
do_ *[SsvlFt  
[ `5 6QX'?  
  cout << _1 <<   " , " )2FO+_K?T  
] tH'VV-!MZ  
.while_( -- _1), vR)7qX}  
cout << var( " \n " ) 6fV)8,F3  
) '!2t9B8XX  
); Y=rr6/k  
b}4/4Z.  
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: N/%#GfXx  
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 (t]>=p%4g  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。  wi9|  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Q jBCkx]g  
Yjl0Pz .q  
}-L@AC/\#  
template < typename Cond, typename Actor > t3GK{X  
class do_while d_,tXV"z&  
  { m@,>d_|-K-  
Cond cd; g \-3c=X  
Actor act; S!q}Pn  
public : Lq[wabF  
template < typename T > pMquu&Td  
  struct result_1 `e9uSF:9C  
  { ;:|KfXiC8  
  typedef int result_type; $McO'Bye{h  
} ; 'i(p@m<'  
Qwa"AY 5pW  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ?8,N4T0)  
+wUhB\F *  
template < typename T > Dgm%Ng  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pHvE`s"Ea  
  { &JlR70gdHi  
  do .zAafi0  
    { `_'Dj>  
  act(t); 3kQ^f=Wd  
  } ^d9raYE`'  
  while (cd(t)); gkz#kiGF  
  return   0 ; c_q+_$t  
} 0X?fDz}jd  
} ; ~yi&wbTjM  
[~<',,tA0|  
=Yj[MVn  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). lkZC?--H  
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。 I7PWO d  
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。 %~5Q^3$O  
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。 L%d?eHF  
下面就是产生这个functor的类: 12PE{Mut  
lDU:EJ&DHE  
!5OMAWNU@  
template < typename Actor > tKeO+6l  
class do_while_actor Qg>GW  
  { j_yFH#^W:  
Actor act;  y:OywIi(  
public : W{+0iAYnp  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} &&]!+fTZ\(  
$M`;."  
template < typename Cond > ++!E9GU{  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 'TrrOq4  
} ; i`aG  
YB{E= \~  
#=H}6!18  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 JX)z<Dz$  
最后,是那个do_ -b)zira  
,:(leWeA9  
E@jl: -*E  
class do_while_invoker NoAb}1uae  
  { CDYx/yO  
public : uHro%UAd  
template < typename Actor > pInWKj[y1  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ePRMv  
  { b2=Q~=Wc  
  return do_while_actor < Actor > (act); aF{i A\  
} 56Y5kxmi  
} do_; WJU NJN  
OPY/XKyY,  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 'HWgvmw(  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 bus=LAJt=  
最后来说说怎么处理break和continue _ 1{5~  
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。 |J Q:.h  
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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