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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ahB qYA K9  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 :GHv3hn5  
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, [|}IS@  
yIMqQSt79z  
*H>rvE.K?  
1yy?1&88S  
  class filler kB\{1;  
  { JxAQ,oOO  
public : jlEz]@ i  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ZL MH~cc  
} ; qUe _B  
]Bw0Qq F#  
KyvZ? R  
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: +6m.f,14q  
d[ N1zQW  
*{o7G  a  
4zug9kFK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); t^t% >9o  
k4TWfl^}9  
W :w~ M'o  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 '`];=QY9pg  
H=r-f@EOrI  
t>"%exdoZ  
sE1cvAw9l  
二. 战前分析 4ls:BO;k]  
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。 *6uccx7{  
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 wBPo{  
FhE{khc#  
1v o)]ff  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); azcPeAe  
  /* --------------------------------------------- */ <N<Q9}`V  
vector < int *> vp( 10 ); +Y\:Q<eMFg  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); }\pI`;*O|  
/* --------------------------------------------- */ PT"}2sR)  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); tF2"IP.  
/* --------------------------------------------- */ ~5 ^Jv m  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 3Ob.OwA  
  /* --------------------------------------------- */ R[WiW RfD  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); |"H 2'L$  
/* --------------------------------------------- */ ~z,o):q1 }  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); (!j#u)O  
<v"o+  
ngY%T5-  
/ )0hsQs  
看了之后,我们可以思考一些问题: So:X!ljN(e  
1._1, _2是什么? t6+m` Kq  
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'ZhsX  
2._1 = 1是在做什么? "Fz.# U  
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。 %H{p&ms  
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。 Bd>~F7VWs  
@Mk`Tl  
>r.]a`  
三. 动工 Bqx5N"  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: GQ_KYS{  
MvVpp;bd  
AeJ ;g  
voWH.[n^_  
template < typename T > 49$P  
class assignment <@<rU:o=V  
  { O5\r%&$xd  
T value; pwUXM?$R  
public : 8:cbr/F<  
assignment( const T & v) : value(v) {} H= dIZ  
template < typename T2 > ?^|`A}q#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } u\R?(G&  
} ; K}*ets1s}  
d@%"B($nR  
=:W2NN'  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 sFU< PgV  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment =TB_|`5;j  
&H(yLd[  
I[z:;4W}L^  
 Et>#&Nw8  
  class holder qT O6I5u  
  { OLw]BJXYaE  
public : xm'9n?  
template < typename T > @sXFu[!U  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const _1" ecaA  
  { 9hp&HL)BOa  
  return assignment < T > (t); UK`A:N2[  
} *MF9_V)8V  
} ; gGqrFh\  
">uN={Iy  
Aoa8Q E   
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: H`EhsYYK  
gY}In+S  
  static holder _1; gesbt  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写  :Mx  
MDMd$] CW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); K+g[E<x\=  
而不用手动写一个函数对象。 s.3"2waZ=T  
MqmQ52HR  
i,Ct AbMx  
O&%'j  
四. 问题分析 Mk! Fy]3  
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。 .?>Cav9:  
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。 'K[ml ?_  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 }$6L]   
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 a[{$4JpK  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 *X5)9dq  
obb%@S`  
五. 问题1:一致性 @!ChPl  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ;Iu _*U9)  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 MBLZ:A| C  
Mw[3711v  
struct holder hCxg6e<[  
  { l{By]S  
  // 1\hLwG6Jj  
  template < typename T > ZR>BK,  
T &   operator ()( const T & r) const )&Ii! tm3  
  { zAgX{$/Fg  
  return (T & )r; Ds1h18  
} \C~X_/sg  
} ; =NB[jQ :(  
>hunV'vu'  
这样的话assignment也必须相应改动: An2 >]\L  
h5?^MRZS  
template < typename Left, typename Right > E'iE#He  
class assignment yC' y>f`H  
  { r@G*Fx8Z  
Left l; @]uqC~a^  
Right r; Mj0 ,Y#=76  
public : 6St=r)_  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} J)nK9  
template < typename T2 > wMS%/l0p1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } eORXyh\K  
} ; W"\~O"a  
fit{n]g  
同时,holder的operator=也需要改动: Nd8>p.iqO  
}'[>~&/"  
template < typename T > ~^wSwd[  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const wAh]C;+{  
  { zB.cOMx  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); LV}R 9f  
} OGZD$j  
+!lDAkW0  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ;m7V]h? R  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 =<]`'15"V  
OqtGKda  
return l(rhs) = r; ^*.[b  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 v h,(]t  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: +\!.X _Ij  
5c- P lm%  
template < typename Tp > b.*LmSX#  
class constant_t c 4z&HQd  
  { !73y(Y%TE  
  const Tp t; *g5bdQ:Av~  
public : 0E.N3iU  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} H cmW  
template < typename T > 1>(EvY}Y\  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const PMjNc_))  
  { EN m%(G$  
  return t; ^s~)"2 g  
} "GMU~594  
} ; ZP"; B^J  
<83Ky;ry  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ~ l}f@@u  
下面就可以修改holder的operator=了 !y_FbJ8KC  
9xA4;)36  
template < typename T > <4rnOQ:  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const }`=7%b`-?  
  { e=;A3S  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); CR4O#f8\  
} Avx`  
i'f w>-0  
同时也要修改assignment的operator() M CC4'  
?Q:SVxzUd  
template < typename T2 > w=KfkdAJ*/  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } sx?IIFF  
现在代码看起来就很一致了。 - 2)k!5X=  
pRQ7rT',v  
六. 问题2:链式操作 TV{GHB!p"  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 TV`1&ta  
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。 99yWUC,  
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。  3IxC@QR  
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。 t/|0"\ p  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct gIo\^ktW  
aM5]cc%  
template < typename T > ?/|Xie  
struct result_1 E/cV59  
  { ^E}?YgNp  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ky2]%cw  
} ; ?:r?K|Ku  
=lAjQt  
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: IfmQP s+f  
=g+}4P  
template < typename T > LR=Ji7  
struct   ref $RDlM  
  { etX@z'H  
typedef T & reference; ixA.b#!1  
} ; kk fWiPO^  
template < typename T > 'T eH(?3G  
struct   ref < T &> n/ KO{:  
  { (d4btcg  
typedef T & reference; V]|X ,G  
} ; y:)^*2GA-B  
* JK0X  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ]:e_Y,@  
S]3CRJU3`  
template < typename T > ]bds~OY5 U  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const  l"ms:v  
  { B[8bkFS>]  
  return l(t) = r(t); s{b\\$Rb  
} Jc":zR@5  
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。 O9daeIF0#  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 GDSV:]hL  
}=X: F1S  
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 o`f^m   
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: q|*^{(tWs  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 3(e_2v  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 [9sEc  
最后的布局是: G&S2U=KdV%  
                Add L{1sYR%s\  
              /   \ t:2DB)  
            Divide   5 $udhTI#,  
            /   \ 44KoOY_  
          _1     3 N3"JouP  
似乎一切都解决了?不。 <0d2{RQ;  
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。  G*z\ ^H  
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。 'K4FS(q  
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: hywcj\[  
^QNc!{`  
template < typename Right > =~ Uhr6Q  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const I|rb"bG  
Right & rt) const SIp)&  
  { u1meys a{0  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); VcKB:(:[  
} yzN[%/  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 1AAyzAP9`  
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。 i#-v4g  
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。 \Th<7WbR6#  
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。 y,5qY}P+  
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。 wPg/.N9H  
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? /\%<VBx ?q  
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: rZ?:$],U!  
'3S~QN  
template < class Action > 7^><Vh"qV  
class picker : public Action 6]v}  
  { ~5,^CTAM  
public : MZGhN brd  
picker( const Action & act) : Action(act) {} l 5-[a  
  // all the operator overloaded 0O"W0s"T#  
} ; o*Qa*<n  
?=&; A  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 oPi>]#X  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 1Ms]\<^j  
g-qXS]y7  
template < typename Right > >NUbk9}J4  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const u%C oo  
  { Q]9$dr=Kk0  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?4':~;~  
} CyIlv0fd}  
Cu7{>"  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 529b. |  
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。 uG\~Hxqw7O  
*I 1H  
template < typename T >   struct picker_maker X%b1KG|#(  
  { \:;MFG'  
typedef picker < constant_t < T >   > result; irQ'Rm [  
} ; L('1NN 2  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > $e+sqgU  
  { 7I;kh`H$(f  
typedef picker < T > result; 8 #4K@nm5  
} ; V|u2(*  
LwB1~fF  
下面总的结构就有了: mGE!,!s}  
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。 h]<S0/  
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。 F CYGXtc  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 2u$-(JfoS  
至此链式操作完美实现。 iaL@- dg  
%}@iz(*}>  
i >3`V6  
七. 问题3 ?W'z5'|  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 nkHl;;WJ  
!R8%C!=a  
template < typename T1, typename T2 > R&|.Lvmc/  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MtJ-pa~n  
  { :{a< ~n`  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); pyhXET '  
} |mt W)  
ZxvH1qx8  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: es7;eH*O9  
[e><^R*u  
template < typename T1, typename T2 > 9d"*Z%!j  
struct result_2 5e7YM@ng  
  { XO]^+'U}p  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; AQZ<,TE0,  
} ; bqbG+ g  
]q"&V\b  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? hF$`=hE,F~  
这个差事就留给了holder自己。 .{ v$;g  
    SXw r$)4_  
k3bQ32()  
template < int Order > =7V4{|ESfy  
class holder; SrKitSG  
template <> uq3pk3 )W9  
class holder < 1 > #}#m\=0  
  { ndD>Oc}"3  
public : |jIHgm  
template < typename T > }<WJR Y6j  
  struct result_1 3l=q@72  
  { @V:K]M 5  
  typedef T & result; Wx0i_HFR  
} ; ]0D-g2!|A  
template < typename T1, typename T2 > VgbNZ{qk@  
  struct result_2 ^t'mW;C$4  
  { ;7\Fx8"s[  
  typedef T1 & result; h8(#\E  
} ; eKr>>4,-P  
template < typename T > [+o{0o>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const D|OGlP  
  { #R5\k-I  
  return (T & )r; StJb-K/_cL  
} +Q+O$-a <  
template < typename T1, typename T2 > N|i>|2EB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [r`KoHwdm  
  { [WDzaRzd  
  return (T1 & )r1; =%|`gZ  
} 2_pF#M9  
} ; #czI nXTTx  
jz f~n~  
template <> 6SCjlaGW5  
class holder < 2 > |*?N#0s5h  
  { W5u5!L/  
public : nWsRa uY  
template < typename T > jgE{JK\n4  
  struct result_1 [R4# bl  
  { yepRJ%mp  
  typedef T & result; NAo.79   
} ; ]KuM's  
template < typename T1, typename T2 > PzPNvV/o  
  struct result_2 437Wy+Q|e  
  { +nR("Il  
  typedef T2 & result; eP2Q2C8g  
} ; k5< n:dS  
template < typename T > -o+t&m  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const P' VHga  
  { )>M L7y  
  return (T & )r; yYOV:3!"  
} Uj 3{c  
template < typename T1, typename T2 > &[\zs&[@y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _6FDuCVD-  
  { ?_pd#W=!  
  return (T2 & )r2; jM*wm~4>@  
} .f!'> _  
} ; ^?%ThPo_  
ve#[LBOC8  
a[^dK-  
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> >。 Zo-Au  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: (`n*d3  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: avS9"e  
j@JY-^~K5  
return l(i, j) = r(i, j); "z.!h(Eq  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Zfu" 8fX  
w*SFQ_6YE  
  return ( int & )i; bVRxGn @l  
  return ( int & )j; [-[|4|CnOm  
最后执行i = j; Rx<[bohio  
可见,参数被正确的选择了。 AM gvk`<f  
gp'n'K]  
`0ju=FP'u5  
1_W5@)  
of<>M4/g4y  
八. 中期总结 Iq": U  
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: kLY9#p=X  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 !as<UH"\  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 gk6j5 $Y"<  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Z42v@?R.!W  
sXC]{] P  
4sK|l|W  
DPtyCgH  
s?K4::@Fv  
?Ve5}N  
九. 简化 cfe[6N  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 1J *wW# e  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 L@R%*-a  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: &(^>}&XS.<  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Q+ST8  
  +-*/&|^等 Sdt2D  
2. 返回引用。 E[Io8|QA  
  =,各种复合赋值等 v <Ze$^ e&  
3. 返回固定类型。 RBgkC+2  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) o_*|`E  
4. 原样返回。 qP<,"9!I  
  operator, G7/LYTT)  
5. 返回解引用的类型。 hJ4.:  
  operator*(单目) (1} Ndo^;w  
6. 返回地址。 K ;xW/7?  
  operator&(单目) z=Vvb  
7. 下表访问返回类型。 rqh,BkQ0t  
  operator[] OB^2NL~Q~  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 -MEz`7c~  
  operator<<和operator>> 2nie I*[  
O.}gG6u5  
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。 yaR;  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ^{K8uN7  
B+DRe 8  
template < typename Left > /#se>4]  
struct value_return 6uXYZ.A  
  { dS&8R1\>1  
template < typename T > 7~Ga>BK  
  struct result_1 yl 8v&e{  
  { {n{}Y.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 3ElpS^ 2W  
} ; n1/lE)  
MHYf8HN  
template < typename T1, typename T2 > $B?7u@>,  
  struct result_2 -d3y!| \>a  
  { GDB>!ukg  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ` ;=Se_  
} ; e d*AU,^@v  
} ; ?mAw"Rb!  
[;f"',)y,  
8)!;[G|  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Ma daxx  
Mv=cLG?X  
下面我们来剥离functor中的operator() E}=,"i  
首先operator里面的代码全是下面的形式: gAY2|/,  
iIw ea`  
return l(t) op r(t) $bosGG  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) eFI4(Y  
return op l(t) ]c2| m}I{:  
return op l(t1, t2) y21uvp'  
return l(t) op wcf_5T  
return l(t1, t2) op ] O>7x  
return l(t)[r(t)] w0Y%}7  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] !S-U8KI|  
1[`<JCFClc  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: .A/H+.H;  
单目: return f(l(t), r(t)); ItPK  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); `=DCX%Vw  
双目: return f(l(t)); yo,!u\^x  
return f(l(t1, t2)); ,P@-DDJ  
下面就是f的实现,以operator/为例  0QqzS  
]!aa#?Fc  
struct meta_divide F:S>\wG,  
  { )"uG*}\?b  
template < typename T1, typename T2 > )6 <byO  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 3og$'#6P  
  { "@w%TcA  
  return t1 / t2; ;w(1Ydo  
} >?eTbtP  
} ; 'a^tL[rLP1  
]G PJ(+5  
这个工作可以让宏来做: !o':\hex6  
lY*]&8/=  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ {b0&qV   
template < typename T1, typename T2 > \ X6GkJ R  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 6n\z53Mk  
以后可以直接用 0DVZRB  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) cievC,3*  
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 I''R\B p  
(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。。。) )z235}P  
(e3Gs+;  
F*JvpI[7n  
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 EvqAi/(g  
!FO^:V<|5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > FEZ"\|I|  
class unary_op : public Rettype Tb1}XvZ  
  { [ 7Lxt  
    Left l; 795Jwv  
public : j-`X_8W  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} -N8cjr4l  
~@uY?jr  
template < typename T > \btR^;_\A  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lAn+gDP  
      { vo6[2.HS  
      return FuncType::execute(l(t)); v V6Lp  
    } Xvj=*wg\Y  
ezr\T  
    template < typename T1, typename T2 > |[owNV>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ocl47)  
      { {#1j"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ?7kV+{.  
    } gJ3OK!/  
} ; ,]uX:h-EM  
J(EaE2  
S@}B:}2  
同样还可以申明一个binary_op `o_fUOe8a  
Dpdn%8+Z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > O[(?.9  
class binary_op : public Rettype  t$H':l0  
  { P('t6MVl T  
    Left l; S?Bc~y  
Right r; NDRW  
public : v;fJM5PA  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} b$?Xn{Y  
3"'# |6O9  
template < typename T > \7,MZt  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >lraYMc<rZ  
      { Hz]4AS  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); #ox9&  
    } cXk6e.Uz  
OB?SkR  
    template < typename T1, typename T2 > ~JwpNJs  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1m>^{u  
      { I(OAEIz  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); |jahpji6  
    } 6_R\l@a  
} ; oe(9mYWKa6  
x?,~TC4  
xdd:yrC   
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 ZjU=~)O}H  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 wv, GBZ-f  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ${hyNt  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 45x,|h[F{5  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! eM?rc55|  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 `OKo=e~,  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ==]Z \jk  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) r0F_;  
下面是修改过的unary_op Q0V^PDF  
Z0e-W:&;kF  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ~TYbP  
class unary_op 9v~1We;{$  
  { IWAj Mwo  
Left l; 9;=q=O/  
  ("_Q  
public : p1Q/g Il  
mR"uhm}q  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} jEUx q%BH  
eh$G.-2N  
template < typename T > x.I][(}  
  struct result_1 oG!6}5  
  { z{%oJ_  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 43KaL(  
} ; YVoao#!  
X$/E>I  
template < typename T1, typename T2 > MzcB3pi  
  struct result_2 $h,d? .u6w  
  { .+OB!'dDK^  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; P"b8!k?  
} ; O47PkP8  
A*hZv|$0  
template < typename T1, typename T2 > d$}&nV/A)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _0K.Fk*(!  
  { ^[#=L4  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); j(sLK &  
} mKM,kY  
)`^ /(YG  
template < typename T > J<rlz5':  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DE%fF,Hk3  
  { q]K'p,'  
  return OpClass::execute(lt(t)); &I%IaNco  
} ~Po<(A}`f  
gSb,s [p&+  
} ; P7Xg{L&@.  
^+wk  
JRXRi*@  
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 YGETMIT(  
好啦,现在才真正完美了。 T<P0T<  
现在在picker里面就可以这么添加了: U9 bWU'  
i3P9sdTD  
template < typename Right > W2hA-1  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const "kU]  
  { >OK#n)U`  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ?_%u)S*g  
} W&YU^&`Yr  
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。 P_&p=${  
^^U%cuKg  
TcJ$[  
<UT>PCNG  
6Hk="$6K  
十. bind )S*1C@  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Z/g]o#  
先来分析一下一段例子  L=]p_2+  
M?$ZJ-  
1'Rmg\(  
int foo( int x, int y) { return x - y;} DkdL#sV  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 k"0;D-lTZ>  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 DW>ES/B8$(  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 aCl A{  
我们来写个简单的。 #K4*6LI  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: KP{3iUqvO  
对于函数对象类的版本: oL-2qtv  
Q|c|2byb  
template < typename Func > mp1ttGUtM  
struct functor_trait lP3h<j  
  { E oe}l   
typedef typename Func::result_type result_type; sJU`u'w  
} ; ~*-qX$gr  
对于无参数函数的版本: I2[]A,f ,  
j_GBH8 `  
template < typename Ret > [Y8S[YY  
struct functor_trait < Ret ( * )() > a <wL#Id  
  { G3a7`CD  
typedef Ret result_type; 9 <\`nm  
} ; :m ZYS4L~  
对于单参数函数的版本: _ck[&Q  
HID([Wk  
template < typename Ret, typename V1 > H M:r0_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > :NE/Ddgc'  
  { >cgpajx*  
typedef Ret result_type; \Y5W!.(%w  
} ; ?obm7<  
对于双参数函数的版本: e|lD:_1i  
c^9tYNn  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Mu&x_&|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > G;1?<3   
  { goZ V.,w  
typedef Ret result_type; AK@L32-S  
} ; @~:8ye  
等等。。。 |"Z{I3Umg  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 0xMj=3']  
m;,xmEp  
template < typename Func > a9Y5  
struct func_return ,hRN\Kt)p  
  { tef^ShF]  
template < typename T > ^}$O|t  
  struct result_1 K7(MD1tk  
  { f.xA_Y>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }NCL>l;q  
} ; 3z8C  
w0J|u'H  
template < typename T1, typename T2 > 55DE\<r  
  struct result_2 #Dy?GB08  
  { \'v(Xp6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; uGVy6,  
} ; u8L$]vOg  
} ; KZ:hKY@q  
(< c7<_-H  
WO*9+\[v  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 $l[Rh1z`;+  
~)]} 91p  
template < typename Func, typename aPicker > +OHGn;C  
class binder_1 z\!K<d"Xv  
  { #JW+~FU`  
Func fn; ip:LcGt  
aPicker pk; =;L*<I  
public : qUJ aeQ  
F"jt&9jg  
template < typename T > XNH4vG |  
  struct result_1 #f,y&\Xmf  
  { dJk9@u  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; i@P}{   
} ; S?0$?w?  
iz[gHB  
template < typename T1, typename T2 > Dm0a.J v  
  struct result_2 r6.d s^  
  { hpbf&S4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; KOSM]c\H  
} ; S ZU \i*  
g_.^O$}  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} :!TI K1  
L:&k(YOBA  
template < typename T > _8?o'<!8?^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /F/;G*n  
  { ssQ BSbx  
  return fn(pk(t)); b{7E;KyY,  
} 19e8  
template < typename T1, typename T2 > )6X.Nfkb^k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R W/z1  
  { S=|@L<O  
  return fn(pk(t1, t2)); ed!>)Cb  
} kAYb!h[`  
} ; J5M+FwZq  
#/S {6c  
|AZW9  
一目了然不是么? ^eq</5q D  
最后实现bind kLSrj\6I[  
"y?\Dx   
LJlZ^kh  
template < typename Func, typename aPicker > J;Rv ~<7  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) G@ \Pi#1  
  { .^(/n9|o-  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); v6(E3)J7  
} F'RUel_%  
jH;Du2w  
2个以上参数的bind可以同理实现。 1`0#HSO  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 OW;tT=ql  
Aj>[z8!,  
十一. phoenix &?,U_)x/  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 6=_~ 0PcY  
Nh?| RE0t  
for_each(v.begin(), v.end(), "8f?h%t  
( 2 !1.E5.I  
do_ zt24qTKL  
[ >pyj]y^3  
  cout << _1 <<   " , " @exey  
] .1 )RW5|c  
.while_( -- _1), cV K7  
cout << var( " \n " ) 4Aes#{R3v  
) -[7O7'  
); )>\}~s  
Z$KLl((  
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: R"Liz3Vl%  
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 rM}0%J'  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 R@ Y=o].2  
那么我们就照着这个思路来实现吧: [onqNp  
or*HC&c7  
CBT>"sYE1  
template < typename Cond, typename Actor > *O$CaAr\s  
class do_while i%Z2wP.o  
  { j`*N,*ha  
Cond cd; 4R%*Z ~  
Actor act; q0mOG^  
public : * A|-KKo\  
template < typename T > sd re#@n}  
  struct result_1 *4Fr&^M\  
  { 4EP<tV  
  typedef int result_type; faXx4A2"  
} ; X&m'.PA  
~i;fDQ&!  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 3:/'n  
NmIHYN3  
template < typename T > Yd cK&{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !/{+WHxIr|  
  { xG&SX#[2  
  do X<OSN&d  
    { neF]=uCWnT  
  act(t); mY!iu(R1  
  } @JkK99\(>9  
  while (cd(t)); Z(0@1l`Z-`  
  return   0 ; ~3h-jK?  
} OK|qv[  
} ; [&S}dQ"  
+?D6T!)  
m#H3:-h,  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). cTZ.}eLh  
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。 %i0?UpA  
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。 |dE -^"_  
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。 yI{5m^s{  
下面就是产生这个functor的类: SU_SU".  
[|`U6 8}u  
8 (jUe  
template < typename Actor > cF T 9Lnz  
class do_while_actor O!1TthI  
  { ni&*E~a  
Actor act; a)-FG P^  
public : "v*8_El  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} AF\T\mtvRm  
1{"llD  
template < typename Cond > Wk;5/  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; w[Gh+L30=5  
} ; Q'B6^%:<~  
i@"e,7mSG  
6`01EIk  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 jZfx Jm  
最后,是那个do_ e59dVFug.U  
zRl~^~sY  
-7>)i  
class do_while_invoker I~eSZ?$s#  
  { )QKf7 [:  
public : V) o,1  
template < typename Actor > 92W&x'  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Tm]nEl)_  
  { F-Z%6O,2  
  return do_while_actor < Actor > (act); 8Q`WB0E<|  
} }7<5hn E  
} do_; Tq<2`*Qs  
!,$i6gm  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? #PLEPB  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ZBD;a;wx  
最后来说说怎么处理break和continue RH)EB<PV  
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。 VUU]Pu &  
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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