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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda qw<HY$3=  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 +"dv7  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, >{wuEPA  
U6<M/>RG$  
Huc|6~X  
)hBE11,PB  
  class filler cL G6(<L  
  { rh66_eV  
public : E;9>ePd@  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} &n:{x}Uc  
} ; 3@_Elu  
zyFUl%  
L0L2Ns  
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: M/pMs 6  
0mTr-`s  
xR?V,uV'$&  
Od##U6e`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); %Ds+GM-  
Ab2Q \+,  
2 o4^  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 "u492^  
!X]8dyW  
uH:YKH':/  
V%*b@zv  
二. 战前分析 x6W `hpL  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 1_hW#I\'  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码  cG{L jt  
eM2|c3/  
'RbQj}@x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); * ?]~ #  
  /* --------------------------------------------- */ PX2c[CDE^  
vector < int *> vp( 10 ); Ls}7VKl'   
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 6KRO{QK  
/* --------------------------------------------- */ [%pRfjM  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); g<wRN#B  
/* --------------------------------------------- */ n<7u>;SJQ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); F9a^ED0l\  
  /* --------------------------------------------- */ r^1+cwy/7P  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); X!>eiYK)  
/* --------------------------------------------- */ S\*`lJzPM  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); E=$p^s  
2YlH}fnH  
x`%JI=q  
S\=1_LDx"  
看了之后,我们可以思考一些问题: -1u9t4+`  
1._1, _2是什么? t~hTp K*  
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。 Gh\q^?}  
2._1 = 1是在做什么? GpI!J}~m  
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。 +?dl`!rE  
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。 c{Ou^.yR  
xfFg,9w8  
ba@ctkCW  
三. 动工 %IY``r)j  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: {A:j[  
[{ ~TcT  
t9cl"F=  
; )Eo7?]-  
template < typename T > F_H82BE+3  
class assignment S1S;F9F  
  { A/}W&bnluD  
T value; bt$)Xu<R  
public : y*23$fj(  
assignment( const T & v) : value(v) {} k{I 01  
template < typename T2 > [yS#O\$'e  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } \ck+GW4&  
} ; U;q];e:,=}  
~xLJe`"JUx  
t#i,1aHA  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 n6<V+G)T  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment SUM4Di7  
.@F]Pht  
<RNJ>>0  
T~:|!`  
  class holder =] C]=  
  { O"G >wv  
public : )#iq4@)|g  
template < typename T > bm% $86  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 7msAhz  
  { $F'>yop2b  
  return assignment < T > (t); tmUFT  
} kwpK1R4zs  
} ; BV#78,8(  
[*:6oo98'  
Pr ]Ka  
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: TuDE@ gq(  
D BE4&  
  static holder _1; Yz$3;  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 $%R$ G`.KM  
&<RpWAk{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~m^ #FJu  
而不用手动写一个函数对象。 Xx:F)A8O  
\</b4iR)LT  
L;Z0`mdz  
:Bu2,EL*O  
四. 问题分析 L|@y&di  
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。 qqrq11W  
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。 svf|\p>]H  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 j z58E}  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Y5ZZ3Ati  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 M-V&X&?j  
z7GTaX$d  
五. 问题1:一致性 \;u@"  
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?| qt%D'  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 b` Hz$8  
O3DmNq$dz  
struct holder 1K,1X(0rL8  
  { \^7C0R-hX  
  // OyV<u@[i  
  template < typename T > L@`ouQ"sa  
T &   operator ()( const T & r) const ~w8JH2O  
  { sm[94,26  
  return (T & )r; ';Zi@f"  
} z4M9M7)"  
} ; ?;/^Ya1;Z  
$Iv2j">3)  
这样的话assignment也必须相应改动: evkH05+;W  
Tou/5?# %e  
template < typename Left, typename Right > ]$b[` g&  
class assignment b306&ZVEk  
  { 6`vC1PK^  
Left l; M" ^PW,k  
Right r; .j:.WnW  
public : ~f]r>jQM  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} uJ)=+Exii  
template < typename T2 > f9 l<$l  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } +/~\b/  
} ; |peMr#  
z[|PsC3i:  
同时,holder的operator=也需要改动: jL7MmR#y5"  
$!l2=^\3  
template < typename T > |qy"%W@  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Rbj+P;t&  
  { 5|~r{w)9  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); CyK$XDHa  
} @7HOL-i  
+/b4@B7  
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。 A9qO2kq7_  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 \9|]  
{Hp}F!X$  
return l(rhs) = r; NBg>i7KQ  
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。 !6tC[W`  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 8SCW.;0  
<Z_wDK/UR  
template < typename Tp > Hdq/E>u  
class constant_t "$E!_  
  { yd2qf  
  const Tp t; |`(?<m  
public : dE}b8|</  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} uVuToMCp  
template < typename T > -o!,,XYj .  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ]}l+ !NV<  
  { D 5r   
  return t; @;T #+!  
} I>8@=V~  
} ; ndCS<ojcBP  
'MdE}  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 t zW<&^  
下面就可以修改holder的operator=了 iQ]c k-  
v20I<!5w  
template < typename T > 't]EkH]BC  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const da?th  
  { o4[2`mT  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 18/@:u{  
} M(h H#_ $  
\2<yZCn  
同时也要修改assignment的operator() mN'9|`>V>  
HsgTHe  
template < typename T2 > w)m0Z4*  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 9-E>n)  
现在代码看起来就很一致了。 UQf>5g  
QV H'06 "{  
六. 问题2:链式操作 *UL|{_)c  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ^qus `6  
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。 <9k}CXv2PK  
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。 kzVI:  
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。 +@],$=aE?  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct &9lc\Y4PY  
etK,zEd  
template < typename T > *ckrn>E{h  
struct result_1 {O&liU4  
  { Lj Q1ar\  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ? -F'0-t4%  
} ;   [aS)<^  
U)/Ul>dY  
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: rDx],O _  
f93X5hFnF  
template < typename T > '5,,XhP  
struct   ref {kRC!}  
  { j_WF38o  
typedef T & reference; qM:)daS1w  
} ; mV(x&`Cx  
template < typename T > :XQ  
struct   ref < T &> YlcF-a  
  { v3JIUdU=P  
typedef T & reference; ^57fHlw  
} ; cKYvRe  
L{0OMyUA  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 7n 95>as  
IM5^E#-g7  
template < typename T > a=B0ytNm  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 5NF&LM;i(  
  { qCkg\)Ks5I  
  return l(t) = r(t); *-!ndbf  
} H6JMN1#t$  
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。 Jx9%8Ek  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 l`%} {3r9  
k`~br249  
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 ?.A/E?Oc  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 'MQGR@*  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 GK+\-U)v  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 z%dlajY m:  
最后的布局是: U?^|>cMr  
                Add P_g0G#`4  
              /   \ T\s#-f[x  
            Divide   5 fG$.DvJuK  
            /   \ RHAr[$  
          _1     3 XXwhs-:o  
似乎一切都解决了?不。 :=7'1H  
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。 x7 1!r  
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。 Xsn- +e  
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: _]ttKT(  
ulSTR f  
template < typename Right > h%^kA@3F  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const k Z[yv  
Right & rt) const Ng39D#_)  
  { f EiEfu  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +;iesULXn  
} +,^M{^%  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 :*+BBC  
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。 .F3LA6se  
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。 %1 ^jd\  
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。 f vM3.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。 j<P%Uy+  
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? uv!qE1z@':  
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: gO%i5  
![!b^:f  
template < class Action > *g41"Cl  
class picker : public Action L0VR(  
  { ?HyioLO  
public : 2^ZPO4|  
picker( const Action & act) : Action(act) {} "#k(V=y  
  // all the operator overloaded &8i{'k,l  
} ; 9qy 9  
q8bS@\i  
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。 4KSN;G  
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: FH21mwV  
J<*Mk  
template < typename Right > RcM0VbR"EU  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const vm^# aoDB  
  { "K!BJQ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); . mrRv8>$  
} }UdqX1jz  
E d/O\v@  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > H 7F~+ Q-}  
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。 wSyu^KDz  
Ru aJ9O  
template < typename T >   struct picker_maker ?8}jJw2H  
  { p% %Y^=z  
typedef picker < constant_t < T >   > result; DmPsltpzQ  
} ; 64X#:t+  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > c qyh#uWe  
  { 3A}8?  
typedef picker < T > result; Du4#\OK  
} ; ^Jc0c)*  
6b01xu(A[  
下面总的结构就有了:  Ph{+uI  
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。 b}*bgx@<  
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。 &Q+V I/p  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ',j-n$Z^=  
至此链式操作完美实现。 &D w~Jq|  
]~Qkg+>'&  
/iuNdh  
七. 问题3 l>?vjy65  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 DkKD~  
 /?xn  
template < typename T1, typename T2 > {*$J&{6V  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const HKw:fGt/o^  
  { F|Ihq^q  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ZSt ww{Z  
} g|_*(=Q  
BVp.A]  
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: K3D $ hb  
[E7@W[xr  
template < typename T1, typename T2 > Jz0S2&  
struct result_2 tp2 _OQAQ  
  { KptLeb:Om  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; .. TjEBp  
} ; <F & hfy  
'B6H/d>  
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? +[[gU;U"v  
这个差事就留给了holder自己。 hzo,.hS's  
    :/l   
Sd6^%YB  
template < int Order > M?u)H&kEl  
class holder; bM3e7olWS  
template <> 4O^1gw  
class holder < 1 > r=aQ S5  
  { 7Z3qaXPH  
public : :|3 C-+[  
template < typename T > c?",kzo  
  struct result_1 }TvAjLIS6  
  { n_meJm.  
  typedef T & result; 5xUPqW%3  
} ; ;gV8f{X{Z  
template < typename T1, typename T2 > our5k   
  struct result_2 vy?YA-  
  { ix`xdVj`  
  typedef T1 & result; .r'.5RI A  
} ; uu.Nq*3  
template < typename T > >WX'oP(<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const v4aGL<SO  
  { Z Uv_u6aD  
  return (T & )r; b] V=wZ o  
} p2^OQK  
template < typename T1, typename T2 > rzLl M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \_bX2Lg  
  { U$ bM:d  
  return (T1 & )r1; 6si-IJ  
} xRN$cZC  
} ; =x>k:l~s  
_P1-d`b0 a  
template <> kGP?Jx\PkH  
class holder < 2 > .`XA6e(8KR  
  { iX p8u**  
public : cgOoQP/#  
template < typename T > Q-5wI$=  
  struct result_1 yl%F<5  
  { XZGyhX7  
  typedef T & result; [4yQ-L)]e  
} ; "RA$Twhj  
template < typename T1, typename T2 > Nl _Jp:8s  
  struct result_2 -bF+uCfba  
  { dM$S|, H  
  typedef T2 & result; 6:pN?|=6X  
} ; ' M!_k+e  
template < typename T > LlJvuQ 28  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }.zn:e  
  { ntejFy9_  
  return (T & )r; )j'b7)W\  
} C7PiuL?  
template < typename T1, typename T2 > =fPO0Ot;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const i1C'  
  { w5Xdq_e3  
  return (T2 & )r2; ):@B1 yR  
} VK#zmEiB  
} ; ZHJzh\?  
l-rnDl  
(x@"Dp=MZW  
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> >。 G'Y|MCKz>  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 4dP_'0]9A:  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: {PKER$C  
W+E2({  
return l(i, j) = r(i, j); A5b}G  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) <PxEl4  
AXCJFqk;  
  return ( int & )i; q'q{M-U<  
  return ( int & )j; xjpW<-)MLf  
最后执行i = j; ;Mz]uk  
可见,参数被正确的选择了。 i]v!o$7  
iu'yB  
)r~Oj3TH  
tj3p71%  
*))|ZE6jI  
八. 中期总结 ~xCy(dL^}  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: z,tax`O  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 VWi-)  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ! [X<>  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor bQ%^l#H_n'  
`6/7},"9t  
z!%}0  
.JqIAC~  
":Q^/;D}U  
[o~w>,a  
九. 简化 3-05y!vbcE  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 0czy:d,M%  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 >nxtQ  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: OQq7|dZu  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 eXYR/j<8  
  +-*/&|^等 p82qFzq#  
2. 返回引用。 3Wiu`A  
  =,各种复合赋值等 o|+tRl  
3. 返回固定类型。 &Wba2fD  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) i[<O@Rb  
4. 原样返回。 .f}I$ "2  
  operator, }IV7dKzl  
5. 返回解引用的类型。 <1y%ch;  
  operator*(单目) ;23F8M%wH  
6. 返回地址。 mUjA9[@   
  operator&(单目) l6&R g-  
7. 下表访问返回类型。 p"T4;QBxQ  
  operator[] O/Fzw^  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 it.l;L_nW  
  operator<<和operator>> 6jn<YR E-  
D526X0  
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。 /<})+=>6f  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: f /jN$p  
u$0>K,f  
template < typename Left > *}?^)z7w  
struct value_return n8?gZ` W  
  { ''Hq-Ng  
template < typename T > a7+BAma<  
  struct result_1 Rzb] mM  
  { m,pDjf  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; cv^^NgQ  
} ; A >x{\  
?D.] c;PR  
template < typename T1, typename T2 > '{J!5x?L^  
  struct result_2 M?_VYK  
  { -X |G  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; $tb$gO  
} ; UZ<!(g.  
} ; MP T[f  
5L4~7/kj  
5!AzEB  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait lVqvS/_k$  
~2pctqMA  
下面我们来剥离functor中的operator() %1#5 7-  
首先operator里面的代码全是下面的形式: j"c"sF\q  
K$rH{dUM  
return l(t) op r(t) d=xweU<  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) tnp]wZ  
return op l(t) bzZEwMc6  
return op l(t1, t2) \ Xuu|]  
return l(t) op N^)L@6  
return l(t1, t2) op LaLA }1!  
return l(t)[r(t)] G $?VYC8;  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 0|d%@  
JK,k@RE y]  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: C[~b6 UP  
单目: return f(l(t), r(t)); "5vFa7y  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); iLFF "Hs  
双目: return f(l(t)); ]92@&J0w  
return f(l(t1, t2)); bj7v<G|Y  
下面就是f的实现,以operator/为例 e`Yx]3;u(  
y*P[* /g  
struct meta_divide Y(<>[8S m  
  { HmQuRW  
template < typename T1, typename T2 > kRG-~'f%`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) N>VA`+aFR  
  { 0e3 aWn  
  return t1 / t2; Y0U:i.)  
} ]{dg"J  
} ; P E.^!j  
2c}>} A4  
这个工作可以让宏来做: DUa`8cE}  
I,.>tC  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ j5tA!o  
template < typename T1, typename T2 > \ LR}b^QU7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; #Ey!?Z  
以后可以直接用 7j{SCE;  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) J}lBK P:-*  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Z5\u9E"]  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) \Z<' u;  
J,k9?nkY /  
;Cm%<vW4!  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 7LKNEll  
y~;Kf0~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 'R?;T[s%  
class unary_op : public Rettype KUZ'$oKg  
  { "5]GEzM3O  
    Left l; ^O4.$4t|  
public : 2,'m]`;GNr  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} l3-;z)SgH  
k.?b2]@$  
template < typename T > Q+gQ"l,95  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `AQv\@wp  
      { eZT923tD  
      return FuncType::execute(l(t)); +ImPNwrY  
    } u9QvcD^'z  
b?qtTce  
    template < typename T1, typename T2 > <SOC  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {dhGSM7  
      { ]Z2;sA  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); _G,`s7Q,w  
    } MHk\y2`/;  
} ; V6Z2!Ht  
-@e9!/GP,  
r@^h,  
同样还可以申明一个binary_op mRFcZ.7  
u:NSPAD)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > UVA|(:  
class binary_op : public Rettype x-mRPH  
  { u-yQP@^H  
    Left l; %jim] ]<S[  
Right r; Fz~-m#Ts  
public : R"VmN2  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _6(QbY'JV`  
*EvnN:  
template < typename T > +QqYf1@F  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p.n+m[  
      { {w1sv=$+  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); j[v<xo  
    } >y &9!G  
k7W7S`H  
    template < typename T1, typename T2 > X~G!{TT_x6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &%$r3ePwc  
      { 2mWW0txil  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); `)/G5 fB  
    } /T!S)FD\/v  
} ; O-@*xwD  
e>=P'  
M9[Fx= qY  
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 ]]J2#mN:n  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 &ScADmZP^d  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) oyiEOC  
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。 MyXgp>?~T  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! S1.w^Ccy  
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。。。 49E<`f0  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 wWQv]c%  
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) SoI"a^fY  
下面是修改过的unary_op Kzfa4C  
)#N)w5DU  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > " +'E  
class unary_op RU|{'zC\v  
  { i"p)%q~ z  
Left l; HY4X;^hF  
  ML^c-xY(  
public : T XWi5f[  
a2 e-Q({  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} N=YRYU o  
s+8 v7ZJ  
template < typename T > q["CT&0  
  struct result_1 $*tq$DZ4&  
  { 3M=ym.  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; R_e{H^pY^  
} ; PMebn$(  
^F"Q~?D)  
template < typename T1, typename T2 > mFC0f?nr  
  struct result_2 ggR@& \  
  { W9D]s~bO;  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?6P P_QY  
} ; _@3@_GE  
nlQ<Aa-%  
template < typename T1, typename T2 > C0|<+3uND=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '5\7>2fI  
  { @kw#\%Uz  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); %6}S1fuA  
} \BOZhXfl'  
'8R5?9"  
template < typename T > wuSp+?{5k  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u=JI 1  
  { RcIGIt  
  return OpClass::execute(lt(t)); t."hAvRL  
} s-!Bpr16o0  
gJ6 C&8tl  
} ; F:"<4hiA"  
eLXG _Qb"  
U?P5 cN  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug W 0%FZ0 l  
好啦,现在才真正完美了。 rnz9TmN:*1  
现在在picker里面就可以这么添加了: - |n\  
.{%~4$yu7  
template < typename Right > gDU~hv  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const t84(kzcC  
  { 5-3`@ (/  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ]PJb 9$f2  
} mojD  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 >DeG//rv  
P$?3\`U;  
20h|e+3  
c%%r  
MQ>.^]B]o  
十. bind `!rH0]vy  
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。 phr6@TI  
先来分析一下一段例子 m_{OCHS+  
,y@`wq>O  
R{uq8NA- W  
int foo( int x, int y) { return x - y;} O) NEt  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ~?TG SD@(  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 t>p!qKrE'J  
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。 *NzHY;e  
我们来写个简单的。 teh$W<C  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: `oQ)qa_  
对于函数对象类的版本: HO%atE$>  
 yG -1g0  
template < typename Func > -7\Rl3c  
struct functor_trait *IL x-D5qr  
  { a'=C/ s+  
typedef typename Func::result_type result_type; k9H7(nS{  
} ; v3SH+Ej4  
对于无参数函数的版本: A??(}F L  
#Bq.'?c'~  
template < typename Ret > aVsA5t\zi  
struct functor_trait < Ret ( * )() > aN9#ATE  
  { z'N_9=  
typedef Ret result_type; n46A  
} ; %H OMX{~}#  
对于单参数函数的版本: j. UQLi&`  
_hT-5)1r  
template < typename Ret, typename V1 > \7M+0Ul1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > H>Wi(L7  
  { o|#Mq"od  
typedef Ret result_type; 0IU>KGJ-0s  
} ; Omy4Rkj8bh  
对于双参数函数的版本: wc z|Zy  
t<S]YA~N'  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > :C6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Us4J[MW<  
  { 6f1%5&si  
typedef Ret result_type; A$*#n8 ,  
} ; :EOx>Pf_9)  
等等。。。 TS0x8,'$q  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy f+>l-6M+p  
1n}q6oa=  
template < typename Func > a(}dF?M=  
struct func_return [KrWL;[1 <  
  { VA4>!t)  
template < typename T > 7w}D2|+  
  struct result_1 p<>x qU  
  { cBICG",TA  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 52+;j[ ]/O  
} ; JNhHQvi\  
#T\Yi|Qs#  
template < typename T1, typename T2 > kO3{2$S6  
  struct result_2 -dX{ R_*  
  {  biwV7<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; d D6I @N)X  
} ; fQ>=\*b9x^  
} ; ]3.Un,F  
:eaqUW!Y  
OO%< ~H  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Hx;ij?  
gucd]VH  
template < typename Func, typename aPicker > Lg[v-b=?I  
class binder_1 QF^_4Yn  
  { qk}(E#.>F\  
Func fn; 'qD5  
aPicker pk; ogN/zIU+VA  
public : zqEMR>px  
Uh.XL=wY  
template < typename T > +<p?i]3CHe  
  struct result_1 HN'r ZAZ(  
  { =)Z!qjf1U  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; f1R&Q  
} ; rNzsc|a:  
1rhsmcE  
template < typename T1, typename T2 > 1d4 9z9F  
  struct result_2 @8zp(1.  
  { .54E*V1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; f.f5f%lO~  
} ;  U)oH@/q  
=GO/r; 4  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} )c9]}:W&  
k< b`v&G  
template < typename T > XD\RD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~50b$];y  
  { V>#iR>w_4,  
  return fn(pk(t)); NwQexYm1_  
} z-(#Mlq:!  
template < typename T1, typename T2 > .H1 kl)~V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const + -e8MvP  
  { }gw `,i  
  return fn(pk(t1, t2)); 8J|pj4ce  
} CbK&.a  
} ; M1._{Jw5  
rCcNu  
Qxds]5WB/  
一目了然不是么? )tQG5.to  
最后实现bind e'<pw^I\  
6T%5vg_};'  
Y.$InQ gL  
template < typename Func, typename aPicker > J"w!Q\_  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ]h (TZu  
  { u7|{~D&f  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); e2#"o{+@  
} 75Xi%mlE7  
XQEGMaZ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 |xI\)V 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。 OCy\aCp  
dZ!Wj7K)  
十一. phoenix `!MyOI`qS  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Peha{]U  
iQ= %iou  
for_each(v.begin(), v.end(), %N)o*H&  
( v4L#^Jw(^p  
do_ j=v1:E  
[ .8is! TT  
  cout << _1 <<   " , " O[RmQ8ll  
] 1jZ:@M :  
.while_( -- _1), rI&GM |  
cout << var( " \n " ) rl)(4ad=  
) 9GnNL I{  
); riI0k{   
Z<a6U 3  
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: 4)=LOGW  
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 TQ&%SMCn  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 hq9b  
那么我们就照着这个思路来实现吧: yhr\eiJ@6  
7 q<UJIf  
)>LQ{ X.  
template < typename Cond, typename Actor > {]ZZ]  
class do_while `n8) o%E9  
  { 8$avPD3jx  
Cond cd; <i'4EnO  
Actor act; bAeN>~WvY  
public : SsjO1F  
template < typename T > -B2>~#L  
  struct result_1 cOUsbxYTD  
  { :oF\?e  
  typedef int result_type; yWIM,2x}  
} ; P,RCbPC4  
J'.:l}g!1  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} {+f@7^/i.  
Df;FOTTi%  
template < typename T > HzB&+c? Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 76[aOC2Ad  
  { U{D ?1tF  
  do dQ^>,(  
    { Uq)|]a&e  
  act(t); 3+m#v8h1  
  } q`09   
  while (cd(t)); )8oI  s  
  return   0 ; ".| 9h  
} >]"5K<-1  
} ; ~Dr/+h:^\  
gcr,?rE<  
zQ xZR}'  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). AO;`k]0e  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ZZTPAmIr  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 _,b%t1v  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 T3['6%  
下面就是产生这个functor的类: 3y>.1  
u*[,W-R&  
KtHh--j`  
template < typename Actor > }M f}gCEW  
class do_while_actor I"3Qdi  
  { ?)Lktn9%  
Actor act; TJ`E/=J!  
public : hC}A%_S  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} WX 79V  
 DVD}  
template < typename Cond > ~!]FF}6  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; :<%K6?'@^  
} ; mBc;^8I?23  
,KkENp_  
wpY%"x#-+=  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 .CI]8O"3y  
最后,是那个do_ ~=%eOoZP;c  
uW4G!Kw28  
D>c%5h  
class do_while_invoker =(*Eh=Pw  
  { ` e~/  
public : 2Iz@lrO6  
template < typename Actor > T~Jl{(s9)  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const =b,$jCv<,5  
  { [?W3XUJ,Y  
  return do_while_actor < Actor > (act); L3nHvKA]  
} qYIBP?`g  
} do_; EBw}/y{Kt  
)aqu f<u@  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? u4$d#0sA  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 dT,X8 "  
最后来说说怎么处理break和continue i[d-n/)  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 KBzEEvx/$  
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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