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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda s,|"s|P  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 |)[I$]L  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, S(ky:  
kb~;s-$O`s  
>[r,X$]  
x"83[0ib  
  class filler HE{JiAf  
  { =pnMV"'9  
public : kdW$>Jqb  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} B }t529Z  
} ; m4_ZGjmJM  
 sg9  
nmWo:ox4;(  
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: AO~f=GW  
k%Wj+\93 f  
iyJx~:  
Q`)iy/1M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); iY;>LJmp  
m'PU0x  
y"T(Unvc  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Rc2JgV  
S>;+zVF]  
xtFGj,N  
H~<w*[uT  
二. 战前分析 SSn{,H8/j  
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。 4'# ?"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 FI8 vABq  
)F'r-I%Hi  
mkuK$Mj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); L]Dq1q8`  
  /* --------------------------------------------- */ vX}#wDNP  
vector < int *> vp( 10 ); *nx$r[Mqj  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); V{C{y5  
/* --------------------------------------------- */ g@|2z  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); xU;/LJ6  
/* --------------------------------------------- */ V: n\skM  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); d=eIsP'h  
  /* --------------------------------------------- */ :x3"Cj  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); F10TvJ U  
/* --------------------------------------------- */ [9d4 0>e  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); `Rx\wfr}  
_V,bvHWlM  
\\P*w$c   
$!7$0WbC  
看了之后,我们可以思考一些问题: C$4!|Wg3  
1._1, _2是什么? BFswqp:  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 +!cibTQTT  
2._1 = 1是在做什么? 1b,MJ~g$  
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。 w&x$RP  
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。 >Vph_98|  
h'.B-y~c  
a`6R}|ZB  
三. 动工 qGdoRrp0Ov  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: $ww0$  
;[B-!F>  
#+8G`  
i\dd  
template < typename T > #CRd@k ?  
class assignment s<{) X$  
  { V/]o':  
T value; x5R|,bY  
public : ;T :]?5W!  
assignment( const T & v) : value(v) {} pEq }b+-  
template < typename T2 > in7h^6?I  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 2= zw !  
} ; ,t +sw4  
,}/6Za  
)x3p7t)#  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 W!V-m  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ]([^(&2  
IG90mpLX  
9`td_qh  
R!rj:f!>  
  class holder ~EM(*k._  
  { |#ZMZmo{  
public : W H%EC$  
template < typename T > >e!Y63`  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const e=`=7H4P  
  { IL{tm0$r  
  return assignment < T > (t); !3)WW)"!r  
} 6h7TM?lt  
} ; &3 *#h  
r"!xI  
;r} yeI Sf  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: sBa&]9>m  
@?*; -]#)  
  static holder _1; ^$s&bH'8  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 e2kW,JV/<$  
}H:wgy`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); LZDJ\"a-  
而不用手动写一个函数对象。 Y)2#\ F   
-8yN6 0|  
hv*XuT/  
{uurLEe?  
四. 问题分析 3.6Gh|7  
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。 1D1qOg"LE  
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。 `L%<3/hF  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 _R}yZ=di  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 $|t={s34  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 JnLF61   
o~M=o:^nH  
五. 问题1:一致性 ajW2HH*9}A  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ?5;N=\GQ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 40G'3HOp  
zEt!Pug  
struct holder .Nk5W%7]=  
  { 1Gy [^  
  // #^{%jlmHxJ  
  template < typename T > /[A#iTe  
T &   operator ()( const T & r) const P=.~LZZ]89  
  { 9.BgsV .  
  return (T & )r; R>B6@|}?  
} kK:U+`+  
} ; e~geBlLar  
o4jh n[Fx  
这样的话assignment也必须相应改动: 5?m4B:W  
Z1_F)5pn  
template < typename Left, typename Right > :eIQF7-  
class assignment beB3*o  
  { [\rzXE  
Left l; ]3~ u @6  
Right r; }Fsr"RER@{  
public : T+oOlug  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} B!U;a=ia  
template < typename T2 > @VQ<X4 Za  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } l{*Ko~g  
} ; _*E j3=u  
tX6_n%/L  
同时,holder的operator=也需要改动: n=?wX#rEC#  
V''fmWo7  
template < typename T > |g'ceG-  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const  U4qk<!  
  { R_b4S%jhx  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); @9~x@[  
} [Sj"gLj  
A4(k<<xjE  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 w c  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 b,X+*hRt  
\VWgF)_  
return l(rhs) = r; \/b[V3<"  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 F"1tPWn  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: N 1ydL  
BkP4.XRI  
template < typename Tp > ;*0nPhBw0>  
class constant_t 2.vmZaKP  
  { CY.4>,  
  const Tp t; 1Vc~Sa  
public : _mJhY0Oc  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 6s'n r7'0  
template < typename T > ]E)\>Jb  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 'bsHoO  
  { C DoD9Hq,  
  return t; `z$P,^g`  
} L4Kg%icz l  
} ; al9( 9)  
_%Yi ^^  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Uq~b4X$  
下面就可以修改holder的operator=了 UD.ZnE{"  
efE=5%O  
template < typename T > ":q+"*fy  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const *Ms&WYN-  
  { I;n <) >  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 5{#s<%b.  
} =iH9=}aBFC  
[$td:N *  
同时也要修改assignment的operator() +v$W$s&b-h  
0+u >"7T  
template < typename T2 >  v7Ps-a)  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } H23 O]r  
现在代码看起来就很一致了。 sPVE_n  
,SNt*t1"  
六. 问题2:链式操作 3hxV`rb  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 6}VFob#h8  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 e=aU9v L  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 |KVVPXtq%C  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 <sw=:HU  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct A3*(c3  
NC Y2^  
template < typename T > "Q:h[)a  
struct result_1 z`.<dNg  
  { '$eJATtC  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; {> 8?6m-  
} ; Z/!awf>  
*_7/'0E(3  
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: o';/$xrH  
8vtembna4  
template < typename T > ,LP^v'[V7  
struct   ref \Rb:t}  
  { 0S9~db  
typedef T & reference; fFYoZ/\  
} ; OhMJt&s9P=  
template < typename T > a2ho+TwT  
struct   ref < T &> $rTb'8  
  { 8Lgm50bs  
typedef T & reference; S4?WR+:h  
} ; OZd (~E  
J#ClQ%  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: qS"#jxc==+  
]T)<@bmL  
template < typename T > !dU$1:7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const t%J1(H  
  { }}ic{931  
  return l(t) = r(t); */_'pt  
} ^\kH^   
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 SH#*Lc   
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 -(>Ch>O  
,,+4d :8$  
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 8ICV"8(  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 6GPI gPL,  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 wW/q#kc  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 X/90S2=P  
最后的布局是: c8Ud<M .  
                Add Zd%wX<hU"  
              /   \ XogCq?_m  
            Divide   5 v;U5[  
            /   \ rGXUV`5Na  
          _1     3 RjTGm=1w  
似乎一切都解决了?不。 X,#~[%h$-=  
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。 'TuaP `]<  
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。 !c{F{ t-a  
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: $IjI{%  
U8y?S]}vo  
template < typename Right > R&&&RI3{  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const jWV}U a  
Right & rt) const yP>025o't  
  { T:Ee6I 3l  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); H0sTL#/L\  
} E`V\/`5D  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ;,e16^\' &  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 B /w&Lo  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 F?05+  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 #p55/54ZI  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 iU37LODa2T  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? M8<Vd1-5  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: J=gFiBw  
>C!^%e;m  
template < class Action > @SpP"/)JY  
class picker : public Action ZTz07Jt  
  { |FM*1Q[1  
public : <Z<meB[g  
picker( const Action & act) : Action(act) {} a'/i/@h  
  // all the operator overloaded u%+k\/Scp.  
} ; hjM?D`5x  
+xU({/  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 l"1D' Hk  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Ox&G  [  
D>@NYqMF  
template < typename Right > 5oSp/M  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const :$,MAQ'9  
  { o|xZ?#^h  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); dFDf/tH  
} i}P{{kMJ  
;RX u}pd  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Cl9nmyf   
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。 ..+#~3es#y  
' h<(  
template < typename T >   struct picker_maker fByf~iv,  
  { EY<"B2_%  
typedef picker < constant_t < T >   > result; m 8b,_1  
} ; {7@*cB qN  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > s</qT6@  
  { 6 h,!;`8O  
typedef picker < T > result; 3NDddrL9  
} ; Z+J4 q9^$  
\`xlD&F@U  
下面总的结构就有了: -f mJkI  
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。 7>BfHb  
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。 w4Df?)Z  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 G$MEVfd"  
至此链式操作完美实现。 3Cc#{X-+  
D\9-/ p  
C!Srv 7  
七. 问题3 \3^ue0  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 1O NkmVtL  
gCC7L(1  
template < typename T1, typename T2 > t(-,mw  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zU+q03l8Ur  
  { 0 }od Q#  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); _ `&l46  
} ByJPSuc D  
0V(}Zj>  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Zx_ ^P:rL  
"O<ETHd0  
template < typename T1, typename T2 > 2~?E'  
struct result_2 PWiUW{7z  
  { JHvev,#4  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; kVs YB  
} ; OM&GypP6&  
J;8 d-R5  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? nWY^?e'S  
这个差事就留给了holder自己。 7<;oz30G!L  
    yG/!K uA  
qrw  
template < int Order > *|dK1'Xr  
class holder; Pap6JR{7  
template <> 2a48(~<_  
class holder < 1 > U|%}B(  
  { +jwHYfAK)  
public : H4AT>}ri  
template < typename T > tLa%8@;'$  
  struct result_1 |oXd4  
  { ZDbe]9#Xh  
  typedef T & result; Q]/%Y[%|  
} ; n*=#jL  
template < typename T1, typename T2 > p\ ;|Z+0=  
  struct result_2 M\5|  
  {  k-=LD  
  typedef T1 & result; aW&)3C2-x  
} ; II}M|qHaK  
template < typename T > iP"sw0V8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +|,4g_(j  
  { XgHJ Oqt  
  return (T & )r; -"dt3$ju  
} e@ZM&iR  
template < typename T1, typename T2 > ;s/<wx-C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /~{`!30  
  { +)"Rv%.  
  return (T1 & )r1; U\tx{CsSz  
} l9&k!kF`  
} ; qrlC U4  
9DNp  
template <> SI+Uq(k  
class holder < 2 > KRC"3Qt  
  { u/u(Z&  
public : c Pf_B=  
template < typename T > #6< 1 =I'j  
  struct result_1 OpEH4X.Z  
  { qGV_oa74  
  typedef T & result; V>`ANZ4  
} ; Fds 11 /c7  
template < typename T1, typename T2 > =oq8SL?bJ*  
  struct result_2 lt&(S)  
  { UE.kR+1  
  typedef T2 & result; KaNs>[a8  
} ; ^x: lB>  
template < typename T > C'#)mo_@t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Ct w<-'  
  { I1U2wD  
  return (T & )r; ?Z7QD8N  
} Tz,9>uN  
template < typename T1, typename T2 > -PE_qZ^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Zob/H+]  
  { hcj}6NXc  
  return (T2 & )r2; tO3R&"{  
} )_=2lu3%{  
} ; ~(QfVpRnV=  
VE|l;aXi  
_V-KyK  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 p/HDG ^T:u  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 2H)4}5H  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: o'!=x$Ky  
P.,U>m  
return l(i, j) = r(i, j); 6p)AQTh>  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Q,&Li+u|  
MxIa,M <  
  return ( int & )i; Q S&B"7;g  
  return ( int & )j; rTIu'  
最后执行i = j; 6(f 'P_*  
可见,参数被正确的选择了。 Yg^ &4ZF  
Y#ZgrziYM  
[7FG;}lB-  
\:WWrY8&  
qJrT  
八. 中期总结 c>B1cR  
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: :x*)o+  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 T`ibulp  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 "0P`=n  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor }|kFHodo  
I4X9RYB6c  
tNi>TkC}`  
h^yqrDyJ  
J, 9NVw$  
##7y|AwK  
九. 简化 GkIY2PD  
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。 N7+L@CC6T  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 6QX m] <  
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: `OBzOM  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 kt/,& oKI  
  +-*/&|^等 s{Z)<n03  
2. 返回引用。 MY^{[ #Q  
  =,各种复合赋值等 F~mIV;BP  
3. 返回固定类型。 {arqcILr  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ZD]1C ~)  
4. 原样返回。 "La;$7ds  
  operator, R-13DVK  
5. 返回解引用的类型。 f<Hi=Qpm  
  operator*(单目) li r=0oq<  
6. 返回地址。 T }}2J/sj  
  operator&(单目) '+PKGmRW  
7. 下表访问返回类型。 `<C<[JP:o  
  operator[] 9{toPED  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 6Yj{% G  
  operator<<和operator>> uZ!YGv0^  
YX0ysE*V:&  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ;.A}c)b  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: #X}HF$t{=  
i+*!" /De  
template < typename Left > P=QxfX0B  
struct value_return 9r!8BjA  
  { %=`JWLLG  
template < typename T > kJWg},-\  
  struct result_1 7>JTQ CJ  
  { {{?g%mQ6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Xu]~vik  
} ; 2?JV "O=  
Lgg,K//g  
template < typename T1, typename T2 > =&WIa#!=  
  struct result_2 'a ['lF  
  { Jj"{C]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; {>f"&I<xw  
} ; 1@F-t94I  
} ; HL38iXQ( 3  
h: ' |)O  
VfX^iG r  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait g4IF~\QRVi  
lB,1dw2(T  
下面我们来剥离functor中的operator() w&p+mJL.  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 3 jZMXEG)  
4b8G 1fm  
return l(t) op r(t) C0wtMD:G  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ~]?:v,UIm(  
return op l(t)  Aqy w  
return op l(t1, t2) 1)ue-(o5  
return l(t) op uE-(^u  
return l(t1, t2) op <RGH+4LF  
return l(t)[r(t)] sTM;l,  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] T6U/}&{O  
zJe KB8  
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: oP&/>GmXL  
单目: return f(l(t), r(t)); z5E%*]  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); (Rw<1q`,  
双目: return f(l(t)); KGz Nj%  
return f(l(t1, t2)); 1 /. BP  
下面就是f的实现,以operator/为例 Bm$|XS3cD  
l4bytI{63  
struct meta_divide ig,.>'+l  
  { o*cu-j3  
template < typename T1, typename T2 > d*@T30  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) e97G]XLR  
  { <xI<^r'C9e  
  return t1 / t2; U"PcNQy  
} Hn|W3U  
} ; )4yP(6|lx  
8dGsV5"*  
这个工作可以让宏来做: BI1M(d#1L"  
NJUKH1lIhR  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ GWA"!~Hu  
template < typename T1, typename T2 > \ I Dohv[#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *WwM"NFHDd  
以后可以直接用 3Z!%td5n  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) !GcBNQ1p+7  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 _olQ;{ U:  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) y>I2}P  
l5[5Y6c>  
 YKyno?m  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 a3@E`Z  
<DF3!r  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > po| Ux`u  
class unary_op : public Rettype "-~ 7lY%  
  { (Ou%0 KW  
    Left l;  F B]Y~;(  
public : b9b Ivjm_  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} U0x A~5B  
v=U<exM6%  
template < typename T > US g"wJY  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eV9U+]C`  
      { ci0A!wWD  
      return FuncType::execute(l(t)); AGlBvRX7e  
    } 'p@f5[t  
Jj4 HJ9  
    template < typename T1, typename T2 > @!8aZB3odt  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TEtmmp0OD  
      { 8q2a8I9g  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); mQ"~x]  
    } "Ep"$d  
} ; -+R,="nRQ  
vObZ|>.J~O  
"+HJ/8Dd1  
同样还可以申明一个binary_op 70'OS:J=\  
B*,6;lCjX  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > AO#9XDEM  
class binary_op : public Rettype YpZB-9Krf  
  { 1"h"(dA  
    Left l; ;Qi:j^+P)  
Right r; =pH2V^<<#  
public : DI C*{aBf  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} a<cwrDZ  
E~!$&9\  
template < typename T > l_I)d7   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kDmm  
      { R9XU7_3B  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); t{md&k4  
    } YQMWhC,8hy  
^Q/*on;A,/  
    template < typename T1, typename T2 > [+ud7l  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $8tk|uh  
      { D"7}&Ry:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 55Ss%$k@  
    } `TrWtSwv  
} ; )6"}M;v  
K-RmB4WI  
Et=Pr+Q{c  
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 JZ5k3#@e  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 X9x`i  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) W06aj ~7Z  
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。 ?cU,%<r  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! |]\zlH"w  
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。。。 fY<#KM6X  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 AwM`[`ReE  
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) 7;>|9k  
下面是修改过的unary_op q lc@$  
!eX0Q 2  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > CPz<iU  
class unary_op ?ZF):}r vZ  
  { Ailq,  c  
Left l; Qqm?%7A1  
  C}huU  
public : -/f$s1  
LrU8!r`a  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ; !n>  
T{dQ4 c  
template < typename T > Dqy`7?Kn  
  struct result_1 (0-Ol9[  
  { \}Q=q$)  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ORM>|&  
} ; YWZ;@,W  
@G5T8qwN  
template < typename T1, typename T2 > VjQ&A#   
  struct result_2 E7Lqa S  
  { gV_v5sk  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; q*I*B1p[m  
} ; c 1YDln  
"@Vyc6L  
template < typename T1, typename T2 > *22Vc2[i;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qO6M5g:   
  { T#!>mL|9|  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); k{' ZaP)  
} zdN[Uc+1Bd  
+kSu{Tc  
template < typename T > (_FU3ZW!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O( ^h_  
  { rT2Njy1  
  return OpClass::execute(lt(t)); xo>0j#  
} Ho &Q }<(  
,!orD1,'  
} ; +O}Ik.w  
F!+1w(b:  
n !)$e;l  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 3H2~?CaJ  
好啦,现在才真正完美了。 S<Dbv?  
现在在picker里面就可以这么添加了: ;V,L_"/X  
q/O2E<=w*c  
template < typename Right > M2Q,&>M   
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const :_e[xB=Yy  
  { ;aQ`` B  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); _ *f>UW*,  
} omE- c  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 =AIts[!qd  
I&-r^6Yx  
dq 93P%X24  
]?^V xB7L  
adLL7  
十. bind Y'U1=w~E  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 nCQtn%j't  
先来分析一下一段例子 =%<=Bn  
hGtz[u#p  
l5 9a3=q  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Pn,I^Ej.  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 <KMCNCU\+  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 *b{IWOSe^  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 \<{a=@_k9  
我们来写个简单的。 aTcz5g0"  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: AC RuDY  
对于函数对象类的版本: Ht[$s40P  
&'uP?r9c$  
template < typename Func > ;cMQ 0e  
struct functor_trait Oeh A3$|#  
  { O= S[ n  
typedef typename Func::result_type result_type; VLXA6+  
} ; ddQ+EY@!  
对于无参数函数的版本: k]m ~DVS  
P$E iD+5#z  
template < typename Ret > jVff@)_S  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Kg%9&l  
  { 1K Vit{  
typedef Ret result_type; JduO^Fit  
} ; J"aw 1  
对于单参数函数的版本: ZHTi4JY  
LG[N\%<!H  
template < typename Ret, typename V1 > .S//T/3O]Q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > s"jvO>[  
  { M}8P _<,  
typedef Ret result_type; #9,8{ O"  
} ; -1Q24jrO-  
对于双参数函数的版本: Xm#W}Y'  
Xg dBLb  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > /4x\}qvU  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Q y qOtRk  
  { Kd:l8%+  
typedef Ret result_type; En\@d@j<u  
} ; r=Xo;d*TE  
等等。。。 ebBi zc=  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy r8 9o  
_vTr?jjfK  
template < typename Func > 5r5on#O&  
struct func_return T]th3*  
  { a_b#hM/c;  
template < typename T > Fb{N>*l.  
  struct result_1 $1.-m{Bd  
  { HVa9b;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; V0;"Qa@q  
} ; 1jKpLTSs  
^lp=4C9  
template < typename T1, typename T2 > Q.N!b 7r7  
  struct result_2 4R'CL N |t  
  { a>47k{RSzE  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; m.lR]!Y=w  
} ; oJa}NH   
} ; #Z1%XCt  
z|pt)Xl  
mG~k f]Y  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 "rB B&l  
T AG@Ab  
template < typename Func, typename aPicker > URb8[~dR:  
class binder_1 G_+/ e]P  
  { 3Q,&D'];[  
Func fn; SH)-(+72d  
aPicker pk; O>L,G)g  
public : wO]e%BTO  
3t-STk?  
template < typename T > &~*](Ma  
  struct result_1 (WHg B0{  
  { OlT8pG5Oa  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; CcQc!`YC  
} ; )0/9 L  
/9br&s$B  
template < typename T1, typename T2 > r^m&<)Ca  
  struct result_2 r D@*xMW  
  { a3 }V/MY  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; gvI!Ice#  
} ; "qgwuWbM  
jL-2 }XrA  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ,7d/KJ^7  
F^GNOD3J  
template < typename T > ^BA I/WP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Lg<h54X  
  { # scZP  
  return fn(pk(t)); 4aArxJ  
} @k i|# ro  
template < typename T1, typename T2 > ( v*xW.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LG8h@HY&L  
  { xt|^~~ /  
  return fn(pk(t1, t2)); ,lH }Ba02F  
} wN.S]  
} ; ~u&gU1}  
7"!`<5o^  
7<su8*?  
一目了然不是么? XP)^81i|  
最后实现bind 9)wYSz'  
Nvd(?+c  
lJ;Wi  
template < typename Func, typename aPicker > >@7$=Y>D  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) '> ib K|  
  { P")I)> Q6  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); t*hy"e{*a  
} \ ku5%y  
hJ(vDv%  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Z[Tou  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 u\Cf@}5(  
M{ncWq*_j  
十一. phoenix <&m50pq  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: jfG of*  
D% jGK  
for_each(v.begin(), v.end(), G4'Ia$  
( pa46,q&M  
do_ x`g,>>&C  
[ $z[S0Cm  
  cout << _1 <<   " , " +(2$YJ35  
] 'i%r  
.while_( -- _1), J$}]p  
cout << var( " \n " ) m\qeYI6,Z  
) Gko"iO#  
); MsXw 8D  
4Kch=jt4#  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: [2-n*a(q  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor *k7BE_&*0Z  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 kqCsEtm]  
那么我们就照着这个思路来实现吧: A'#d:lOA  
-gvfz&Lz  
F q~uuQ  
template < typename Cond, typename Actor > v \i"-KH  
class do_while OTF/Pu$  
  { X.>=&~[  
Cond cd; X7!q/1$J  
Actor act; p{5m5x  
public : t8-P'3,Q$  
template < typename T > S46aUkW.  
  struct result_1 O[VY|.MEk  
  { O &<p 8  
  typedef int result_type; ]L~NYe9  
} ; {_N9<i{T  
wPM&N@Pf  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} s)- ;74(  
wj6u,+  
template < typename T > Hk*1Wrs*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e' M&Eh  
  { Imv#7{ndq  
  do @$jV"Y  
    { cTGd<  
  act(t); %g@?.YxjT  
  } (=^KP7  
  while (cd(t)); "jAd.x?X7e  
  return   0 ; qm$(_]R~`  
} }gQ2\6o2g  
} ; Rq}lW.<r  
{3x>kRaKci  
l L;5*@  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). U,P>P+\@  
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。 Ms|c" ?se  
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。 Qn8xe,  
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。 I]C Y>'  
下面就是产生这个functor的类: dCi:@+z8  
dJgLS^1E  
;~<To9O  
template < typename Actor > KFbB}oId  
class do_while_actor 3'.@aMA@  
  { bVUIeX'  
Actor act; n/skDx TE  
public : #B5,k|"/,M  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} o{y}c->  
Wa|V~PL+T  
template < typename Cond > d9$RmCHe}  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; J[<Zy^"Y;  
} ; 5csh8i'V  
O?X[&t  
+7b8ye  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 _nqnO8^IG4  
最后,是那个do_ ?zBu` 7j  
c9nR&m8(+  
'O(=Pz  
class do_while_invoker Gt.'_hf Js  
  { wNHn.  
public : Fs~(>w@  
template < typename Actor > ?:wb#k)Z/  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const gQr+ ~O  
  { g$s;;V/8e  
  return do_while_actor < Actor > (act); \Sd8PGl*'  
} H<Sf0>OA  
} do_; (1'DZ xJ&u  
i"G'#n~e  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ?z1v_Jh  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Oin9lg-jR  
最后来说说怎么处理break和continue (j'\h/  
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。 Zkd{EMW  
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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