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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda &['L7  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 jE=m4_Ntn  
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, Z"qJil}  
<lNNT6[/r  
O}(sn  
`(gQw~|z  
  class filler X @pm!c#  
  { f$9|qfW'$  
public : kr@!j@j$  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} V;^N:I\js  
} ; Om;aE1sW  
CrSBN~  
2b,edJVt?  
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: s diWQv  
=HJ7tele  
3aBE[  
}s:3_9mE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); zb4{nzX=  
GmE`YW  
mP/#hwzB&q  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 e igVT4  
2+?W{yAEi  
;MK|l,aIQ  
~7PiIky.  
二. 战前分析 l'M/et{:  
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。 |(2#KMEWa  
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 2y|n!p T  
xf8[&?  
~c] q:pU2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); P;-.\VRu  
  /* --------------------------------------------- */ Z!Z{Gm3  
vector < int *> vp( 10 ); Oo-4WqRJ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); &j ; 91wEn  
/* --------------------------------------------- */ "KS" [i!3j  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); mPqK k  
/* --------------------------------------------- */ K" |~D0Qgo  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Hmk xE  
  /* --------------------------------------------- */ :VWN/m  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); q*,HN(& l?  
/* --------------------------------------------- */ 7cWeB5 e?O  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); !Q<3TfC  
jcvq:i{  
+'iqGg-  
dZ8ldpf8  
看了之后,我们可以思考一些问题: K7.ayM 0  
1._1, _2是什么? =R 4]Kf  
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。 |pbetA4&  
2._1 = 1是在做什么? GA` bWl  
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。 auX(d -m  
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。 9z{g3m70@  
S.`hl/  
b/JjA  
三. 动工 o0F,!}  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: V2AsZc0U(  
E(_k#X  
k%\y,b*  
y`5 ?  
template < typename T > ,UC|[-J  
class assignment fVa z'R  
  { BFP@Yn~k  
T value; %Ie,J5g5  
public : ^+-]V9?+  
assignment( const T & v) : value(v) {} cTn (Tv9s  
template < typename T2 > 7fzH(H  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } trjeGSt&  
} ; !};Ll=dz  
R/fE@d2~In  
8''1H<f  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 tJQZRZViu  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ,' t&L]  
xh CQ Rw  
bivo7_  
 $s]&9 2  
  class holder >Di`zw~  
  { |; mET  
public : VKu_ l  
template < typename T > <^Y #q  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const `1Md1e:J  
  { 2XV|(  
  return assignment < T > (t); "\rO}(gC;`  
}  5T9[a  
} ; `mYp?N jR_  
=w8 0y'  
BILZ XMf  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: y?3u6q++  
xO %yjG=  
  static holder _1; pNuU{:9 B0  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 qJK9C `T%  
mI:D  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 3m21n7F4*  
而不用手动写一个函数对象。 0$Zh4Y  
1|G5 W:  
*!Gb_!98  
-;HZ!Lf  
四. 问题分析 rTJU)4I^h  
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。 'Cz]p~oF  
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。 DIvxut  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 dvY3=~'  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 kDE:KV<"c  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ,O^kZ}b  
2JeEmG9  
五. 问题1:一致性 A]o3 MoSt  
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?| %4#ChlXB  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 IsFL"Vx  
(tzAUrC  
struct holder +:c}LCI9<  
  { _jxysFl=  
  // 3z#fFP@E  
  template < typename T > RJN LcIm  
T &   operator ()( const T & r) const z|S4\Ae  
  { 4`r-*Lx  
  return (T & )r; lfw BUb  
} eD^(*a>(  
} ; H66~!J0;a  
jt9@aN.mJN  
这样的话assignment也必须相应改动: uIJ zz4  
Lr"`OzDz  
template < typename Left, typename Right > N$ 2Iz  
class assignment w %6 L"  
  { q'biTn]2  
Left l; sP8_Y,  
Right r; 9w\C vO&R  
public : Ye  >+  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} B|;?#okx  
template < typename T2 > :?#wWF.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } jwwst\f  
} ; ,/Y$%.Rp  
oT}Sh4Wt.  
同时,holder的operator=也需要改动: +gb"} cN  
{?IUf~<  
template < typename T > Y3'dV)  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const |X~vsM0  
  { lstnxi%x  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); EixAmG  
} 7{f{SIB  
GIUyW  
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。 $I\lJ8  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 M;@/697G  
t;[?Q\  
return l(rhs) = r; *eUxarI  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 8.' THLI  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: T\T>\&nY+|  
Ymg,NkiP0  
template < typename Tp > .OF2O}  
class constant_t M j |"+(  
  { -/6Ms%O  
  const Tp t; {_J1m&/  
public : Y2y = P  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} JB!KOzw  
template < typename T > =$vy_UN  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Dt+u f5o(  
  { dxWG+S  
  return t; Pill |4c<  
} TbhsOf!  
} ; AjO|@6  
CK} _xq2b  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 k.#[h@Pm  
下面就可以修改holder的operator=了 [Z+E_Lbz  
n0'"/zyc  
template < typename T > K;(t@GL?  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 3=kw{r[2lM  
  { !tv+,l&L  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ?rububDT{  
} P;l D ri  
2lBfc  
同时也要修改assignment的operator() QU^?a~r  
Q!}LtR$  
template < typename T2 > H-Or  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } )u_[cEJHO  
现在代码看起来就很一致了。 BYsQu.N  
q#1Cm Kt4R  
六. 问题2:链式操作 &GLe4zEh  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 eop7=!`-~~  
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。 {}v<2bS  
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。 AG<TY<nqL  
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。 ++M%PF [ {  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 's6hCs&|NV  
1 gx(L*y,  
template < typename T > ZuQ\Pyx  
struct result_1 m^ [VM&%  
  { u}IQ)Ma  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; } {m.\O  
} ; )qV&sru.$  
TP&&' 4?D1  
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: @)p?!3{"  
>>HC|  
template < typename T > ,*'aH z  
struct   ref 9jTm g%  
  { AwO'%+Bv  
typedef T & reference; qz/d6-0"  
} ; rA#Ji~  
template < typename T > 14;lB.$p  
struct   ref < T &> [I7([l1Wvd  
  { 9\D0mjn=l  
typedef T & reference; ,2 _!hm /  
} ; )MJy  
x$\w^h\F  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: '2.11cM3  
xKC{P{:  
template < typename T > TdH~ sz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const b9@VD)J0E  
  { >n^[-SWJCT  
  return l(t) = r(t); [E/}-m6g  
} hz_F^gF  
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。 _ 0Ced&i  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 esVZ2_eL  
[ O"8Tzr  
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 N`%f+eT(  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: vswBK-w(Z  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 !~~j&+hK\  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 mjz<,s`D  
最后的布局是: nzK"eNDN.  
                Add 6 C|]Fm  
              /   \ .JkF{&=B  
            Divide   5 nmrYBw>  
            /   \ &,B91H*#  
          _1     3 _z3YB  
似乎一切都解决了?不。 ^  M4-O~  
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。 N>}2&'I  
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。 v lsS  
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: d(-$ { c  
cWA$O*A  
template < typename Right > JKsdPW<?  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const `e!hT@Xxa  
Right & rt) const ^BFD -p  
  { |ozlaj  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [o,S.!W8  
} *jF VYg  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 BsX# ~  
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。 HBFuA.",  
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。 yNb :zoT  
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。 dn1Tu6f;|  
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。 E|A,NPf%I  
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? /:}z*a  
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: zjrr*iw  
fii\&p7z  
template < class Action > Pyx$$cj  
class picker : public Action cs%NsnZ  
  { $Di2B A4Di  
public : !r8Jo{(pb  
picker( const Action & act) : Action(act) {} [n_H9$   
  // all the operator overloaded D?w-uR%Y  
} ; =/Dp*  
,A>i)brc  
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。 -0) So  
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: JqdNO:8  
d.7Xvx0Yww  
template < typename Right > )^&)f!f  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const cg,_nG]i  
  { Yb|zE   
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )pVxp]EI  
} KcB  ?[  
Ccocv>=Q&J  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > w^*jhvV%kW  
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。 Xm`K@hJ@  
f-\l<o(  
template < typename T >   struct picker_maker o4kNDXP#S  
  { Mdh(Mp(w  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Lh &L5p7  
} ; *TuoC5  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > _W: S>ij(  
  { b)u9#%Q  
typedef picker < T > result; OD"eB?  
} ; K@{jY\AZNx  
(D8'qx-M  
下面总的结构就有了: na FZ<'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。 p Nu13o~  
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。 $Mx.8FC +  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 P|.KMtG  
至此链式操作完美实现。 \Mlj 7.u]  
r/Pg,si  
y|KDh'Y  
七. 问题3 0;TMwE  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 xiRTp:>  
j.C C.[$g  
template < typename T1, typename T2 > ? =IbiT  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &TbnZnv  
  { g{$&j*Q9  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); v *:m|wl  
} kXX RMR  
1'_OM h*;  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: q#\eL~k  
'~ ]b;nA  
template < typename T1, typename T2 > <R{\pz2w  
struct result_2 `hlyN]L  
  { C-6+ZIk4  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; m Xw1%w[*  
} ; N=+Up\h  
dbZPt~S'$  
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? \iVYhl  
这个差事就留给了holder自己。 ?qK:P  
    &2\.6rb.  
V,M8RYOnC!  
template < int Order > j#p3c  
class holder; SyYa_=En  
template <> -`?V8OwY]  
class holder < 1 > \O/=g6w|t}  
  { hG;u8|uT^i  
public : AARhGx|L<  
template < typename T > jY?%LY@5I  
  struct result_1  b'{D4/  
  { "{0kg'fU  
  typedef T & result; Z=H f OC  
} ; E{Q^ZSV3B  
template < typename T1, typename T2 > Sdt @"6  
  struct result_2 RZ.5:v6  
  { 5g&'n  
  typedef T1 & result; er<~dqZ}]  
} ; QnGJ4F  
template < typename T > iCEX|Tj;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |F=^Cu,  
  { "M*\,IH  
  return (T & )r; uIPR*9~6o  
} >3Y&jsh<  
template < typename T1, typename T2 > n_+Iw,a'm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0+H"$2/  
  { O0I/^  
  return (T1 & )r1; `150$*K&B  
} PRUGUHY  
} ; (C:rH  
6RtpB\hq  
template <> A6Qi^TI  
class holder < 2 > PQs9@]w[  
  { & 3a+6!L[  
public : >]`x~cE.5  
template < typename T > F`N*{at  
  struct result_1 KG?]MVXA  
  { r#j*vO '  
  typedef T & result; \E30.>%,  
} ; j?,$*Fi  
template < typename T1, typename T2 > ["7}u^z@<+  
  struct result_2 :`|,a (  
  { GQQ!3LwP\O  
  typedef T2 & result; WV% KoM,%  
} ; {J]|mxo  
template < typename T > #-`lLI:w0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const x{- caOH  
  { ppYz~ {"r  
  return (T & )r; (/Mc$V  
} %|I|Mc  
template < typename T1, typename T2 > nZ*P:K t:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const G1l(  
  { WAEKvM4*i0  
  return (T2 & )r2; Q&J,"Vxw  
} Z*)<E)  
} ; 8+ u8piG  
Dn[1BWM/7  
,y>Na{@Y  
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> >。 0v_8YsZ!`$  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: d.Z]R&X08  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 8%4`Yj=  
A>?fbY2n  
return l(i, j) = r(i, j); Hj!)S&y,$  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) QJ>>&`{ ,  
DHAWUS6  
  return ( int & )i; |}`5< a!6U  
  return ( int & )j; Vo%d;>!G\;  
最后执行i = j; qj1z>,\  
可见,参数被正确的选择了。 nqBu C  
cC4T3]4l'  
@K9T )p]  
R+K[/AA  
]Q3Gj@6  
八. 中期总结 -  -G1H  
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: ,B2 -'O  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 .H"hRYPC?  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 +RkYW*|$S  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor '!R,)5l0h  
{9Y'v  
b5DrwX{Ff  
yShHFlO=  
FT~^$)8=  
L3AwL)I   
九. 简化 'T[zh#v>S  
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。 V5B-S.i@  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 o(P:f)B  
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: Nj0)/)<r+  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 =@2V#X]M*  
  +-*/&|^等 ]D%k)<YK  
2. 返回引用。 Wv"tAseu  
  =,各种复合赋值等 GcR`{ 3hO  
3. 返回固定类型。 ??Zmj:8E'  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) D.(G9H  
4. 原样返回。 yUO|3ONT  
  operator, 7g)3\C   
5. 返回解引用的类型。 u7?juI#Cl  
  operator*(单目) %7msAvbk  
6. 返回地址。 ` a>vPW  
  operator&(单目) >Mw &Tw}o  
7. 下表访问返回类型。 _m],(J=,z  
  operator[] #-T.@a1X  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Nz*sD^SJa  
  operator<<和operator>> It4z9Gh  
aLi_Hrb9  
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。 /\rq$W_  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ,:4DN&<  
jJZsBOW[8  
template < typename Left > m>ycN  
struct value_return IY6_JGe_w  
  { ~lqGnNhh 7  
template < typename T > 0j(jJAE.  
  struct result_1 rxj@NwAno  
  {  J4"swPf  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; xn@0pL3B~  
} ; o^Ysp&#p  
]<gCq/V#  
template < typename T1, typename T2 > VONAw3k7!  
  struct result_2 y?n2`l7f  
  { `t0f L\T  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; i1I>RK  
} ; 2BDan^:-Av  
} ; Ia`JIc^e  
M~Qj'VVL  
}b+QYSt  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Pzp+I}  
t-i6FS-  
下面我们来剥离functor中的operator() .^lb LN^2  
首先operator里面的代码全是下面的形式: M+;P?|a  
8i;)|z7  
return l(t) op r(t) !?o$-+a|  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) vX0"S  
return op l(t) @f{_=~+  
return op l(t1, t2) 1@^Ek8C  
return l(t) op RP,:[}mPl  
return l(t1, t2) op ZBmXaP[9  
return l(t)[r(t)] F|?'9s*;6G  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] `{U%[$<[W  
,.jHV  
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: *Z`XG_s5  
单目: return f(l(t), r(t)); x}&a{;  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0<@KDlF  
双目: return f(l(t)); 7q!yCU  
return f(l(t1, t2)); $iqi:vY  
下面就是f的实现,以operator/为例 Z-SwJtWk  
qX{X4b$  
struct meta_divide p x|>v8  
  { pSQCT  
template < typename T1, typename T2 > a1G9wC:e  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) v0`qMBr1y  
  { tyuk{* Me:  
  return t1 / t2; e" Eqi-  
} C~{NKMeC/m  
} ; /e|[SITe  
6!+X.+  
这个工作可以让宏来做: /z1p/RiX  
lMBX!9z  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ i)7n c  
template < typename T1, typename T2 > \ jQ_dw\ {0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; RQ^m6)BTo  
以后可以直接用 r+{d!CHq}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) "[*S?QO(L  
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 mA(nyF  
(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。。。) EWb(uWC8h  
6[*;M  
;GE26Ymqly  
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\v7Xw{9  
.!yWF?T8  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \ fK47oV  
class unary_op : public Rettype =`qRu  
  { 'y4zBLY  
    Left l; s~=KhP~  
public : ,< @,gZru  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} y]}b?R~p=  
q.=^i z&m  
template < typename T > tYs8)\{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `FA) om  
      { k SB  
      return FuncType::execute(l(t)); 5vD3K! \u  
    } xwPI  
|7 &|>  
    template < typename T1, typename T2 > I&L.;~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Dv<wge`  
      { )|y#OZHR  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Hf VHI1f  
    } )@}A r  
} ; 9wL!D3e {Q  
[IiwNqZ[~  
C,o:  
同样还可以申明一个binary_op "\}b!gl$8  
b,#`n  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > w#*/y?"D  
class binary_op : public Rettype m_a^RB(  
  { \UQ9MX _  
    Left l; bqSMDK  
Right r; B@ -|b  
public : 9khjwt  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 'gCJ[ce  
cZqfz  
template < typename T > 3 m6$YWO  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mge#YV::  
      { ]k[x9,IU\y  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 6N"m?g*Z d  
    } FJ{=2]x|  
G.E[6G3  
    template < typename T1, typename T2 > ;;:">@5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _ w/_(k  
      { >-b&v$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); DKX/W+#a  
    } 4Rx~s7l  
} ; nE_Cuc>K\  
>?z:2@Q)B  
Tr~sieL  
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 xA92 C  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 :$Q`>k7A  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) @K\o4\  
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。 "# !D|[h0  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! D&/I1=\(  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 W RF.[R"  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 "Ht'{&  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) P1MvtI4gm  
下面是修改过的unary_op J96uyS*  
%)?`{O~ h  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > &:<, c12  
class unary_op GF*>~_Yr  
  { UbO4%YHt  
Left l; b]T@gJ4H=  
  e4DMO*6  
public : 802H$P^ps  
\8e2?(@"k  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} A{N\)  
DSvmVI  
template < typename T > HJIC<U  
  struct result_1 ,!Q]q^{C:W  
  { O#)jr-vXdV  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; wPX*%0]  
} ; Br!9x {q*  
V^TbP.  
template < typename T1, typename T2 > 4 j X3lq|  
  struct result_2 d1c0l{JV3  
  { a7#?h%wf  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; RO.U(T  
} ; &l m#  
Qs%B'9")  
template < typename T1, typename T2 > "u492^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y]Vq\]m\  
  { V%*b@zv  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); \vRd}   
} bWmw3w  
Z.1> kZ  
template < typename T > q9]IIv  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6~xBi(m`  
  { 9AQxNbs  
  return OpClass::execute(lt(t)); Hr^3`@}#1  
} ,6{iT,~@8  
D=+NxR[  
} ; Dd,2;#_  
r@kP*  
x#*QfE/E(@  
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 x`%JI=q  
好啦,现在才真正完美了。 BUsV|e\  
现在在picker里面就可以这么添加了: .4-,_`T?  
nB5zNyY4  
template < typename Right > =5x&8i  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Kr-G{b_Pp  
  { }D;WN@],  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Ef)yQ  
} ypdT&5Mqb!  
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。 hgj <>H|  
Qdf=XG5  
2=iH$v  
Vsnuy8~k  
B*3Y !!  
十. bind \ck+GW4&  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 4 %W:  
先来分析一下一段例子 n, i'Dhzk  
sN6N >{  
nNt1C  
int foo( int x, int y) { return x - y;} _iV]_\0W2  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 rXfy!rD_P_  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 r^,<(pbd  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 alq%H}FF  
我们来写个简单的。 Ch \&GzQ  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: RQB 4s^t  
对于函数对象类的版本: 2*iIjw3g  
9f+>ix,ek*  
template < typename Func > OTDg5:>  
struct functor_trait umi5Wb<  
  { QPt Gdd  
typedef typename Func::result_type result_type; ]X Z-o>+ ,  
} ; {gbn/{  
对于无参数函数的版本: :GpDg  
j hbonuV_  
template < typename Ret > xg_D f,  
struct functor_trait < Ret ( * )() > sZGj"_-Hzu  
  { c(;a=n(E#  
typedef Ret result_type; jh2t9SI~  
} ; >9e(.6&2XZ  
对于单参数函数的版本: 1K,1X(0rL8  
}v:jncp  
template < typename Ret, typename V1 > W6H,6v  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > R218(8S  
  { *}k;L74|  
typedef Ret result_type; \.YS%"Vz  
} ; LI2&&Mw  
对于双参数函数的版本: Urr#N  
<Rh6r}f  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > B(xN Gs  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > &nBa=Enf  
  { MUfG?r\t  
typedef Ret result_type; _4^R9Bt  
} ; FFdBtB  
等等。。。 \%^%wXfp  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy M9zfT !-  
"BX!  
template < typename Func > Z R/#V7Pj  
struct func_return !,V{zTR  
  { 8JmFi  
template < typename T > u#}[ZoI  
  struct result_1 s(X;Eha  
  { a5a($D  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; y~()|L[  
} ; Sb~MQ_  
23 ~ Sjr  
template < typename T1, typename T2 > >4t+:Ut:  
  struct result_2 >jD[X5Y  
  { Y ')x/H  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =s<( P1|"  
} ; Yw#2uh  
} ; Y nLErJ  
[jmd  
8#vc(04(  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 XQw>EZdj_N  
uu`G 2[t  
template < typename Func, typename aPicker > nqLA}u4IM  
class binder_1 9-MUX^?u  
  { I_RsYw  
Func fn; IIbYfPiO  
aPicker pk; ynbuN x*  
public : w K}T`*k  
<>Hj ;q5p  
template < typename T > i-6 Z"b{  
  struct result_1 1YH+d0UGn  
  { t<#h$}=:Vt  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 55z]&5N  
} ; )rC6*eR  
o_~eg8  
template < typename T1, typename T2 >  P Y  
  struct result_2 S_Wrw z  
  { ;n 7/O5M|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :2ED jW  
} ; 9g mW&{6q  
dUhY\v oQ  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} !4X f~P  
Fx2bwut.K  
template < typename T > h 5^Z2:#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const va0{>Dc+  
  { S Em Q@1  
  return fn(pk(t)); xsD($_  
} ax<?GjpM  
template < typename T1, typename T2 > +8RgF   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ):[7E(F=  
  { B&n<M]7  
  return fn(pk(t1, t2));  A|<jX}  
} xjKR R?  
} ; uc){+'[  
c"B{/;A  
9[.8cg*  
一目了然不是么? zo4qG+>o  
最后实现bind A\HxDIU  
 PoxK{Y  
YTUZoW2  
template < typename Func, typename aPicker > sTn<#l6  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) -;^j:L{   
  { OC BgR4I  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ~f$|HP}  
} \1^^\G>H5  
hEKf6#  
2个以上参数的bind可以同理实现。 YS/Yd[ e  
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。 .\)U@L~  
)b)-ZS7  
十一. phoenix tMf}   
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: H9YW  
A#EDk U,  
for_each(v.begin(), v.end(), @~ ^5l  
( >7jbgHB  
do_ <G|(|E1  
[ /|C*  
  cout << _1 <<   " , " 9]f!'d!5  
] %A1o.{H  
.while_( -- _1), |}BL F  
cout << var( " \n " ) xhV O3LW'  
) kmP]SO?tx  
); ^c-  
QbkLdM,S*  
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: J8uLJ  
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 6jE |  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 1OCeN%4]Qk  
那么我们就照着这个思路来实现吧: }wr{W:j  
Ve}(s?hU5  
f$e[u E r  
template < typename Cond, typename Actor > [ 9 {*94M  
class do_while oHd FMD@  
  { Mo?~_|}  
Cond cd; EofymAi%  
Actor act; $q6BP'7  
public : .}t~'*D  
template < typename T > LlX{#R  
  struct result_1 x$5) ^ud?  
  { +b0eE)  
  typedef int result_type; n.'8A(,r3  
} ; } ()5"QB  
WIC/AL'  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} (eI5_`'VC  
<*16(!k0  
template < typename T > F U_jGwD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const be]bZ 1f  
  { I4/8 _)b^  
  do +T|JK7  
    { .k,1f*%  
  act(t); R;s?$;I  
  } [~-9i &Z  
  while (cd(t)); sF!($k;!  
  return   0 ; U 9_9l7&r  
} >80;8\  
} ; E7t+E)=8  
77C'*tt1]  
t2/#&J]  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). u$DHVRrF<  
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。 7mI:| G  
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。 f[<m<I  
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。 x2OaPlG,&V  
下面就是产生这个functor的类: F"&~*m^+  
G,?hp>lj  
'Y*E<6:  
template < typename Actor > 3LAIl913  
class do_while_actor pWy=W&0~qf  
  { !nqUBa  
Actor act; $@z5kwx:P  
public : -}nxJH)  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} }SX,^|eN  
S{]x  
template < typename Cond > AJh w  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 61SlVec*o8  
} ; wN@oYFoL  
^N7e76VwR  
s3~lT.  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 {K+i cTL3  
最后,是那个do_ #xho[\  
PH1p2Je  
)Q1"\\2j0  
class do_while_invoker l n{e1':$"  
  { I9/W;# *~  
public : -&NN51-d\j  
template < typename Actor > YM1'L\^  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const hlV=qfc  
  { T ? $:'XJ  
  return do_while_actor < Actor > (act); 2Z-ljD&  
} 0xxg|;h.,g  
} do_; Cbg!:Cws  
w$+&3t  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? OBMTgZHxv  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 4i6q{BeHn  
最后来说说怎么处理break和continue q)Lu_6 mg  
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。 XlV0*}S  
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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