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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ( 7?%Hg  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 JJ~?ON.H  
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, _)l %-*Z7p  
gCJ'wv)6|%  
yn#h$o<  
r9Z/y*q  
  class filler u7=[~l&L  
  { $;CC lzw  
public : ZH(.| NaH  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 1;P\mff3Y  
} ; LbR-uc?x  
WNb$2q=  
RrHnDO'  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: >&&xJ5  
UYQ$c }Z5  
=vc5,  
'/H(,TM  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); `"H?nf0  
Ds87#/Yfv  
mvgm o  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 RF)B4D-W  
`0^i #  
*jK))|%  
i-?zwVmn  
二. 战前分析 @;6}xO2  
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。 y2R=%EFh6  
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 re!8nuBsA  
]CZLaID~  
PBL^xlg  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +_eb*Z`5o  
  /* --------------------------------------------- */ "AouiZkh  
vector < int *> vp( 10 ); $)3PF  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); I{zE73  
/* --------------------------------------------- */ w4'K2 7  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); fqb$_>3Ol  
/* --------------------------------------------- */ C.E> )  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); k Ml<  
  /* --------------------------------------------- */ $t$f1?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); =.E(p)fz  
/* --------------------------------------------- */ [bv@qBL  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); h`]/3Ma*:  
&XRFX 5gP  
5uo(z,WLR  
l~YNmmv_  
看了之后,我们可以思考一些问题: #0u69  
1._1, _2是什么? Yd;r8rN  
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。 q=Yerp3~  
2._1 = 1是在做什么? C/waH[Yzan  
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。 UWp8I)p!\O  
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。 l _ O~v?  
DH9?2)aR  
ennz/'  
三. 动工 t4_K>Mj+d  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: (u&yb!`  
0NtsFPO  
]&U|d  
ZPsY0IzLo  
template < typename T > ?0NSjK5ma  
class assignment 2w|u)ow )  
  { 9'q/&uH  
T value; !>y}Xq{bm3  
public : +)JqEwCrq  
assignment( const T & v) : value(v) {} `^-Be  
template < typename T2 > TDIOK  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; }  hu(K!>{  
} ; tgtoK|.  
FRt/{(jro  
,?<h] !aQ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 m]d6@"Z.  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment W lQ=CRY  
Kw0V4UF  
!* Z)[[  
e K1m(E.=  
  class holder ev%t5NZ  
  { #}7m'F  
public : HQ`nq~%&(  
template < typename T > ~|{)h^]@  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Vfm #UvA  
  { *rz(}(r  
  return assignment < T > (t); Gd6 ;'ZCmY  
} l;}7A,u  
} ; ,beR:60)  
,DuZMGg  
s<_LcQbt{  
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: ,XG|oo -  
M(zY[O  
  static holder _1; qb> r\bc  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 DgT.Lku?  
$;i$k2n:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]a!; `m$  
而不用手动写一个函数对象。 T:%wX9W  
Xb@z7X#O!  
FP9<E93br  
gQd=0"MV  
四. 问题分析 d<GG (  
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。 y7)[cvB  
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。 hf^`at  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 RrU~"P1C  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 k\&IFSp  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 <<On*#80w  
W/r?0E  
五. 问题1:一致性 |z|)r"*\4  
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?| #1dTM-  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 B%rr}Ro1e  
H"GE\  
struct holder Be>c)90bO_  
  { O<Sc.@~  
  // _HHJw""j  
  template < typename T > k3/JQ]'D  
T &   operator ()( const T & r) const [^d6cMEOlc  
  { f+TBs_  
  return (T & )r; z?uQlm*We  
} Hrg=sR  
} ; -~O;tJF2  
e|5B1rMM  
这样的话assignment也必须相应改动: tct 5*.|  
"o#)vA`  
template < typename Left, typename Right > ssX6kgq_(  
class assignment 'x,GI\;?  
  { E}b> 7L&w  
Left l; XJlDiBs9=Q  
Right r; hXQg=Sj  
public : ?^48Zq6wM  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3@TG.)N4  
template < typename T2 > f-v ND'@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } _ 2gT1B  
} ; G9'YgW+$7  
+ersP@G  
同时,holder的operator=也需要改动: ? W2I1HEy  
FM"GK '  
template < typename T > COan) <Ku  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const n L+YL  
  { 7Ysy\gZ&wp  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); "Yfr"1RmO  
} V:G}=~+=  
x#F1@r8R  
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。 xH`j7qK.  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 $~G0#JL  
kf^-m/  
return l(rhs) = r; |Y8Mk2,s  
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。 0'%+X|  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: cfC;eRgq~  
zN)|g  
template < typename Tp > dW{o+9nw  
class constant_t 76IALJ00V  
  { yNqm]H3<MP  
  const Tp t; DNm7z[ t{  
public : :L [YmZ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} )kL` &+#>  
template < typename T > Jp.3KA>  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const >xU72l#5  
  { im4e!gRE  
  return t; .sJys SA\  
} 0.u9f`04  
} ; $ gr6  
B'KXQa-$O  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 W p7@  
下面就可以修改holder的operator=了 P$(WdVG  
D,GPn%Wqi  
template < typename T > <r7qq$  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const K.V!@bPlw9  
  { vSYun I  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); @wEKCn|}o  
} _ r^90  
+YQ~t,/  
同时也要修改assignment的operator() FU]8.)`G  
3lLW'g&=  
template < typename T2 > XUQW;H  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } y?Hj %,  
现在代码看起来就很一致了。 w8ZHk?:  
_Qm7x>NT4  
六. 问题2:链式操作 wcdW72   
现在让我们来看看如何处理链式操作。 OXIu>jF  
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。 yd0=h7s  
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。 >ggk>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。 ;9p#xW6  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct =q"w2b&  
]uStn   
template < typename T > U!a!|s>  
struct result_1 As6)_8w  
  { Yhc6P%{Z^  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; "UhK]i*@l  
} ; Z0()pT  
Wk\mgGn+  
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: `Ct'/h{  
;<bj{#mMv  
template < typename T > "o^bN 9=  
struct   ref nl)_`8=  
  { C;d|\[7Z  
typedef T & reference; NRHr6!f>  
} ; r&%gjqt  
template < typename T > BGlGpl  
struct   ref < T &> 8m/FKO (r  
  { S{^6iR  
typedef T & reference; 0$xK   
} ; B91S h`  
q9>Ls-k  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: HO%E-5b9  
2d5}`>  
template < typename T > 9:9N)cNvfX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ?$30NK3G  
  { .q5J^/kr  
  return l(t) = r(t); ]^yV`Z8  
} GZ/pz+)i&  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 y+ 6`| h_  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。  95.qAFB1  
c W81  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 R/ ALR  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: hBjVe?{  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 j H(&oV  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 JwjI{,jY  
最后的布局是: A1Ka(3"  
                Add "t=UX -3  
              /   \ &D]&UQf  
            Divide   5 9MT? .q  
            /   \ JfbKf~g  
          _1     3 s\_l=v3  
似乎一切都解决了?不。 `{DG;J03[  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 yji>*XG  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ?<! nm&~  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: =9^Q"t4  
UkZ\cc}aC/  
template < typename Right > z /weit  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 7 %3<~'v[  
Right & rt) const *_ PPrx5  
  { m#*h{U$  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \<X2ns@Tf  
} l nfm0  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 -xz|ayn  
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。 -/zp&*0gcx  
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。 <>]1Y$^Y  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 pL! a  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 O"\nR:\  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? Cw%BZ  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: RE 9nU%!  
%Z7%jma  
template < class Action > xkM] J)C  
class picker : public Action T(JuL<PB  
  { ,7<DGI_y  
public : 5Q|sta!  
picker( const Action & act) : Action(act) {} c8<xFvYG  
  // all the operator overloaded Lbsr_*4t  
} ; 9^au$KoU  
zi }(^~Fe  
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。 iTu0T!4F  
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: BB63x Ex  
Z2#`}GI_m  
template < typename Right > IfMpY;ow=  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 9qr UM`z$g  
  { Z^*NnL.'  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); mpAHL(  
} q4k.f_{  
0vn[a,W<A  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > gM#jA8gz  
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。 +RS$5NLH  
5KJ%]B(H2  
template < typename T >   struct picker_maker 5/ * >v  
  { VRF6g|0;  
typedef picker < constant_t < T >   > result; L%XXf3;c  
} ; ` 5#h jLe  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ab@=cL~^  
  { {OCJ(^8i  
typedef picker < T > result; L7}i q0  
} ; nVXg,Jl  
=T4u":#N;  
下面总的结构就有了: tFiR!f)  
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。 1[s0Lz  
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。 iX%n0i  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 +xZQJeKb  
至此链式操作完美实现。 IC/Q  
\_ 9rr6^ "  
L,$3Yj  
七. 问题3 =m9i)Q  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 B6MkF"J<  
3$_*N(e  
template < typename T1, typename T2 > RLHYw@-j@  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ybE[B}pOeZ  
  { bAiJn<  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); s"coQ!e1.  
} \(fq8AL?  
Xu#:Fe}:  
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: Xpl?g=B&u  
88l,&2q  
template < typename T1, typename T2 > nP1GW6Pu  
struct result_2 76bc]o#  
  { Y@%`ZPJ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; n=o_1M|  
} ; J {tVa(.  
qjAh6Q/E`  
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? #tDW!Xv?  
这个差事就留给了holder自己。 bi$VAYn.^  
    mxp Y&Y  
yFjVKp'P  
template < int Order > |dk[cX>  
class holder; 8W -@N  
template <> f4"4ZVcr  
class holder < 1 > pj; I)-d/  
  { f{ ^:3"i  
public : [zh"x#AyI  
template < typename T >  %w5[*V  
  struct result_1 \$pkk6Q3,w  
  { Qqq <e  
  typedef T & result; lhO2'#]i  
} ; zCV7%,H~  
template < typename T1, typename T2 > Qx t@ V  
  struct result_2 `!i-#~n  
  { [/$N!2'5  
  typedef T1 & result; TzKK;(GX  
} ; wkBL=a  
template < typename T > Q7GY3X*kA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const N4wA#\-  
  { m|F:b}0Hb  
  return (T & )r; w z=z?AZW  
} HnU Et/  
template < typename T1, typename T2 > ,@.EpbB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const VLdB_r3lQ  
  { K9|7dvzC:  
  return (T1 & )r1; af'@h:  
} *aRX \ TnN  
} ; < kP+eD  
d#>y}H9  
template <> *7RvHHf  
class holder < 2 > CT*,<l-D  
  { h}&b+ 1{X  
public : ]tY:,Mfs  
template < typename T > KOSQQf o  
  struct result_1 ;`UecLb#  
  { ~pz FZ7n4  
  typedef T & result; u|fXP)>.  
} ; o8ppMM8_R[  
template < typename T1, typename T2 > RH[+1z8  
  struct result_2 JE;+T[I  
  { FS@A8Bb  
  typedef T2 & result; H l<$a"K7\  
} ; X3B{8qx_>  
template < typename T > j*3}1L4P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const sbS~N*{E  
  { Ns=AjhLc z  
  return (T & )r; ZnfNQl[  
} +iA=y=;blH  
template < typename T1, typename T2 > NXU`wnVJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const aE/D*.0NI  
  { *e/K:k  
  return (T2 & )r2; T3pdx~66  
} |B^G:7c  
} ; AGq>=avv  
9 wh2f7k  
YRcps0Dx9  
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> >。 L*]0"E  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: VQxpN 1  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: vAi$ [p*im  
*>."V5{;S  
return l(i, j) = r(i, j); ax|1b`XUr"  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) n]N96oD  
x0Z5zV9  
  return ( int & )i; *#&*`iJ(  
  return ( int & )j; YZE.@Rz  
最后执行i = j; |vILp/"9=W  
可见,参数被正确的选择了。 %*W<vu>H  
<Kt3PyF  
>M;u*Go`QO  
g^~Kze  
gEJi[E@  
八. 中期总结 _[K#O,D,  
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: aGoE,5  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 7r 0,> 3"  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 0KvVw rWJ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ,1 UZv>}S  
Qa`hR  
11UB4CA  
tIuoD+AW  
nII^mg~  
sl|_=oXT  
九. 简化 jirbUl  
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。 glUo7^ay7  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 nH[+n `{o  
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:  ux-CpI  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 K@:m/Z}|4  
  +-*/&|^等 HY}j!X  
2. 返回引用。 +R.N%_  
  =,各种复合赋值等 ?mYYt]R  
3. 返回固定类型。 " I+p  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ofdZ1F  
4. 原样返回。 6}dR$*=  
  operator, l]_=:)" ]  
5. 返回解引用的类型。 P?ep]  
  operator*(单目) Re= WfG  
6. 返回地址。 q4 k@l  
  operator&(单目) P0GeZ02]  
7. 下表访问返回类型。 pa<qZZ  
  operator[] #kmh:P  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 _GoVx=t   
  operator<<和operator>> KL?)akk  
H+C6[W=  
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%s*1  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: xN0*8  
V H^AcO  
template < typename Left > A( d5G^  
struct value_return ktH8as^54!  
  { g:#d l\k  
template < typename T > X%{'<baR  
  struct result_1 JXU2CyMY  
  { Y}STF  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; cO#oH2}  
} ; *r,b=8|  
\f Lvw  
template < typename T1, typename T2 > wts:65~  
  struct result_2 +cB&Mi5  
  { >cR)?P/o  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 3OqX/z,  
} ; XvGA|Ekf<  
} ; bKbp?-]  
O&Z' r  
kBEmmgL  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait sz95i|@/  
} :?.>#  
下面我们来剥离functor中的operator() " Ar*QJ0]  
首先operator里面的代码全是下面的形式: !K0JV|-?t  
<vc`^Q&4B  
return l(t) op r(t) KFWJ}pNq  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) +a+`Z>  
return op l(t) Ob<W/-%5tH  
return op l(t1, t2) W{"XJt_  
return l(t) op =U-r*sGLN  
return l(t1, t2) op _}Ps(_5D  
return l(t)[r(t)] oQ2KW..q  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 7"v$- Wy  
-w 6 "?  
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: mDMt5(.   
单目: return f(l(t), r(t)); h{iEZ#  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); g /+oZU  
双目: return f(l(t)); WE!vSZ3R  
return f(l(t1, t2)); 'c`jyn  
下面就是f的实现,以operator/为例 vK'?:}~  
LXfCmc9|Z  
struct meta_divide 0tz:Wd*<  
  { K%g;NW  
template < typename T1, typename T2 > 5z/Er".P  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) )mN9(Ob!  
  { ~6[*q~B  
  return t1 / t2; e$/B_o7(  
}  u\e\'\  
} ; zA+@FR?  
!]?$f=  
这个工作可以让宏来做: i u]&;  
tpf7_YP_!-  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 6vy7l(%  
template < typename T1, typename T2 > \  z01>'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; (!K_Fy@  
以后可以直接用 Oe]&(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) E+xuWdp.*  
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 pw020}`  
(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。。。) i^"+5Eq[D  
$p* p  
=[tSd)D,y  
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 2 h|e  
(M-ZQ -  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > H#d:kilNy  
class unary_op : public Rettype M#jN-ix  
  { ">jwh.  
    Left l; %Kb9tHg  
public : L\aBc}  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} v:_B kHN'  
d+L#t  
template < typename T > Es5p}uh.[Y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >v5k{Cbp0  
      { _%@=Uc6V  
      return FuncType::execute(l(t)); dj9 ?t  
    } mj,fp2D;%  
[w \?j,  
    template < typename T1, typename T2 > $ChK]v 6C  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W0`Gc {  
      { f^<6`Aeq  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Owv +1+B  
    } YoODR  
} ; QL7>;t;  
Hgc=M  
W  0[N0c  
同样还可以申明一个binary_op Uu p(6`7  
F phDF  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }E^S]hdvz  
class binary_op : public Rettype X=X\F@V:u  
  { $ItF])Bj5N  
    Left l; HL{$ ^l#v  
Right r; wdE?SDs  
public : JcO08n  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} k!XhFWb  
[THG4582oB  
template < typename T > B7*}c]^6/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z0,~V  
      { d.<~&.-$  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); k)(Biz398E  
    } Y;J*4k]  
_O:WG&a6  
    template < typename T1, typename T2 > F1azZ (  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3ha|0[r9  
      { -\$`i c$"1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Kf,-4)  
    } TW&DFKK`  
} ; JN3cg  
``Q 2P%  
7YIK9edP  
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 D@YP7  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 p#8W#t$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) {==pZpyyh  
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。 =(r* 5vd  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! $6f\uuTU2"  
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。。。 D$k8^Vs  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ,\PVC@xJ  
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)  :S %lv  
下面是修改过的unary_op -f(/B9}  
9L eNe}9v  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > #TJk-1XM*q  
class unary_op m@xi0t  
  { oUDVy_k  
Left l; |VH!)vD  
  !|wzf+V  
public : eOl KbJU  
|?m` xO  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} tV;% J4E'  
HaNboYW_K  
template < typename T > /)|X.D  
  struct result_1 v@ C,RP9  
  { 7()?C}Ni-  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; gz#4{iT~  
} ; 5rxA<G s  
*6ZCDm&N  
template < typename T1, typename T2 > y f1CXldi  
  struct result_2 ;1AG3P'  
  { EYS>0Y  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]L_w$ev'  
} ; pR o s{Uq"  
`|e!Kq?#Q  
template < typename T1, typename T2 > KJhN J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XH4d<?qu  
  { &&8'0 .M{  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); M7}Q=q\9  
} |!z2oO  
cL7g}$W $  
template < typename T > aC=['a>)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~Vh=5J~  
  { my\&hCE  
  return OpClass::execute(lt(t)); Iq5pAHm>M6  
} b}z`BRCc  
6Y*;{\Rd  
} ; RNJ FSD.  
Va<H U:<  
U\<-mXv  
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 N_wp{4 0/  
好啦,现在才真正完美了。 ks(SjEF  
现在在picker里面就可以这么添加了: Ws[D{dS/  
a=}*mF[ug  
template < typename Right > wGKo.lt   
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const +=@^i'  
  { |WqOk~)[Z3  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); *dE^-dm#  
} ?H|T& 66  
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!7yU_ls`  
Nud,\mXrY[  
mO rWJ~=  
G$WOzY(  
?r_kyuU  
十. bind fZryG  
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。 :J_oj:0r"f  
先来分析一下一段例子 Pi6C/$ K  
5>0.NiXGf'  
"cUg>a3  
int foo( int x, int y) { return x - y;} i2,U,>.  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 m)>&ZIXa  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 T|4snU2M  
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。 Z| 6{T  
我们来写个简单的。 d.F)9h]XHO  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: !XE aF]8  
对于函数对象类的版本: 1 i|.h  
>>'C :7+Y  
template < typename Func > 6F0(aGs  
struct functor_trait v"6 \=@  
  { 5 9 2;W-y  
typedef typename Func::result_type result_type; rGwIcx(%  
} ; >l1 r,/\\  
对于无参数函数的版本: x"B' zP  
Utl t<  
template < typename Ret > loOOmHhJ&  
struct functor_trait < Ret ( * )() > P_4DGW  
  { L ubrn"128  
typedef Ret result_type; cnNOZ$)  
} ; v"lf-c  
对于单参数函数的版本: gT52G?-  
4YA./j%'  
template < typename Ret, typename V1 > ur%$aX)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > y;`eDS'0.N  
  { wz(K*FP  
typedef Ret result_type; 440FhD Mj  
} ; p]|LV)R n  
对于双参数函数的版本: *o?i:LE]  
Fz"ff4Bx [  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > f05d ;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > zmFws-+A  
  { :[7lTp   
typedef Ret result_type; MiGcA EF;  
} ; n'w,n1z7  
等等。。。 @'jf KW  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy a-0cN 9  
)m#']c:rg  
template < typename Func > fj']?a!m  
struct func_return +oy*Kxs7  
  { 2W$lQ;iO  
template < typename T > SG]K   
  struct result_1 WStnzVe  
  { T 1Cs>#)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; M}FWBs'*|  
} ; 05e>\}{0  
Wr%7~y*K  
template < typename T1, typename T2 > I 48VNX  
  struct result_2 ,@CfVQz  
  { 4('JwZw\!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; k=n "+  
} ; d]B= *7]  
} ; Z6s5M{mE  
\ aKd5@  
?S`>>^  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 iD_T P  
S`g;Y '  
template < typename Func, typename aPicker > <|F-Dd  
class binder_1  kq/u,16@  
  { @6MAX"  
Func fn; W kkxU.xXE  
aPicker pk; mb1IQ &  
public : xy^1US ,L1  
vOT*iax0  
template < typename T > X0i3_RVa  
  struct result_1 h}Ygb-uZ  
  { mnQ'X-q3iO  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4F#%f#"  
} ; R } %8s*  
8F6h#%9  
template < typename T1, typename T2 > ^#SBpLw  
  struct result_2 PdE>@0X?M  
  { |rPAC![=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `BT^a =5  
} ;  )U98  
aqL<v94wX  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} YKx 1NC  
.h8M  
template < typename T > \qq-smcM-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MUwVG>b8J~  
  { PrnrXl S  
  return fn(pk(t)); n`<S&KP|  
} eV;me>,  
template < typename T1, typename T2 > y^s1t2]%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n2'|.y}Um:  
  { P;GprJ`l  
  return fn(pk(t1, t2)); qx%jAs+~  
} >]/dOH,A  
} ; 2%YXc|gGT  
D rS?=C@  
^, wnp@  
一目了然不是么? m5gI~1(9  
最后实现bind Oxa5Kfpa  
el*9 Ih  
~3 @*7B5Q  
template < typename Func, typename aPicker > Czu1)y  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) pGkef0p@  
  { 9ECS,r*B  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); jsm0kz  
} P9yw&A  
#s^s_8#&e  
2个以上参数的bind可以同理实现。 mQ,{=C=D  
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。 Xp^$ E6YFy  
:~-i&KNk  
十一. phoenix Xw(3j)xQ  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 2oB?Dn  
<7RfBR.9  
for_each(v.begin(), v.end(), <.$,`m,  
( ;,`]O!G:P  
do_ s`vSt* ]K  
[ ITvHD-,\  
  cout << _1 <<   " , " -tP.S1D  
] |[WL2<  
.while_( -- _1), Q X):T#^V  
cout << var( " \n " ) V.j#E 1P  
) FO^24p  
); ?*o;o?5s^  
LDX y}hm)  
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 _)>&b  
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{Hf P  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Oga1u  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ,\>g  
ua:9`+Dff  
m5qCq9Y  
template < typename Cond, typename Actor > /j %_t  
class do_while d+1x*`U|  
  { [x$; XqA  
Cond cd; Hdna{@~  
Actor act; %&1$~m0  
public : E7 L bSZ  
template < typename T > hg&u0AQ2  
  struct result_1 hXnw..0"  
  { gix>DHq$k  
  typedef int result_type; _UIgRkl.  
} ; +gNX7xuY  
)|:8zDuJ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} @?M; 'xMbB  
40+fGRyOL  
template < typename T > 2%]t3\XW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Xv&%2-V;  
  { w3d\0ub  
  do j]Ua\|t  
    { ]!-R<[b 6  
  act(t); f~iML5lG  
  } Xky@[Td*  
  while (cd(t)); wOM<X hZ  
  return   0 ; w'XSb.\)_m  
} v C-[#]<  
} ; T7s+9CE  
2_I+mQ  
-G!6U2*#  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). `|JI\&z  
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。 I*9Gb$]=  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 BiE$mM  
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。 #4lHaFq  
下面就是产生这个functor的类: =xoBC&u  
 HFv?s  
u{pTva  
template < typename Actor > YpiRF+G  
class do_while_actor J]\s*,C&  
  { flPZlL  
Actor act; vj(@.uU)  
public : sgD@}":m  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} hsz$S:am  
x@Sra@  
template < typename Cond > %Au T8  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; nE^wxtY  
} ; k=FcPF"  
pBvo M={2!  
sq48#5Tc^r  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ~{9x6<g!  
最后,是那个do_ '%:5axg?]  
z(jU|va{_1  
9M;I$_U`vj  
class do_while_invoker {#0Tl  
  { % hNn%Oy:E  
public : <w;D$l}u  
template < typename Actor > Lq%[A*`^  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Od*v5qT;$  
  { P mC82"  
  return do_while_actor < Actor > (act); VBhE{4J  
} ?3n=m%W,J*  
} do_; qPp]K?.  
2,+@# q  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? rdFs?hO  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 pDP33`OFh  
最后来说说怎么处理break和continue <%he  o  
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。 rT o%=0P  
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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