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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda @VxBURZ?  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 HeSnj-mtr}  
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, [C771~BL>  
d[TcA2nF  
=xG9a_^v  
>f`}CLsY  
  class filler am:LLk-Lx  
  { AuO%F YKY  
public : Kh$L~4l  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} -BEPpwb<g  
} ; QfcW  
gMHH3^\VH)  
3vrQY9H>  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: eRVu/TY  
pKr3(5~  
YI%S)$  
uA}asm  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ZJR{c5TE  
"_H&p  
b#82G`6r  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 N|[a<ut<  
v]!|\]  
2cy{d|c  
=1\ 'xz}p?  
二. 战前分析 !my5-f>{(  
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。 9]AKNQq m  
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 Ir0er~f+z  
Ty@&s 58a  
s-8>AW ep  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >vP^l {SD  
  /* --------------------------------------------- */ ?hfos Bn&[  
vector < int *> vp( 10 ); ceZt%3=5  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); k{@z87+&  
/* --------------------------------------------- */ Ch7eUTq A@  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); AiO,zjM=  
/* --------------------------------------------- */ f kP WGd  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ~_S`zzcZy4  
  /* --------------------------------------------- */ [FC%_R&&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); \[,7#  
/* --------------------------------------------- */ oiFtPki  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); n`^</0  
(TnYUyFP`  
v- {kPc=:#  
`P# h?tZ  
看了之后,我们可以思考一些问题: ]0`[L<_r  
1._1, _2是什么?  t%FS 5  
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。 [X~H Uk??  
2._1 = 1是在做什么? 4<LRa=XT$  
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。 :+-s7'!4  
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。 mtTJm4  
_a.Q@A4'  
*qpmI9m  
三. 动工 !r[uwJ=  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: i uN8gHx  
08.dV<P  
d6M d~$R  
cDAO5^  
template < typename T > $"_D"/*  
class assignment Z ,T TI>P  
  { =x[`W9.D  
T value; hob%'Y5%D  
public : V}aXS;(r%  
assignment( const T & v) : value(v) {} wz:wR+  
template < typename T2 > i 5_g z>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } d[O.UzQ  
} ; =Wl CE_  
;zh|*F>  
H:~LL0Md%  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 hPEK@  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment M rVtxzH  
fY-{,+ `'  
&}P62&  
!{ )H  
  class holder M)|}Vn;!  
  { b,{?+8  
public : V qYe0-^=P  
template < typename T > cdEZ Y  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 4~1_%wb  
  { T?% F  
  return assignment < T > (t); _{ ?1+  
} cFuvi^n\  
} ; 6lZhV[~Z/  
C\fc 4  
*[ A%tj%  
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: [!DLT6Qk  
F%< 0pi  
  static holder _1; rV1JJ.I  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 \hm=AGI0  
?MN?.O9-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /Wzic+v<>  
而不用手动写一个函数对象。 SM@1<OCc  
O(!wDnhc  
Os[^ch  
i [FBll-  
四. 问题分析 _#-(XQa  
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。 ?)JW}3<.  
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。 2^Y1S?g.  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 'rz*mR8  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 #X|'RL($  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 H!s &]b  
1Z*-@%RX  
五. 问题1:一致性 OcIJT1  
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?| `U?;9!|;6  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 `cf&4Hn  
 |\,e9U>  
struct holder h05 ~ g  
  { [kn`~hI  
  // oOSw> 23x  
  template < typename T > sLB{R#Pt  
T &   operator ()( const T & r) const ;pC-0m0Y  
  { ]Nm_<%lT  
  return (T & )r; {mI95g&  
} E8)C_[QJ`  
} ; s>_ne0  
FIW*N r  
这样的话assignment也必须相应改动: kgYa0 e5  
YSeXCJ:Iy  
template < typename Left, typename Right > 8)M . W  
class assignment ^i@tOtS  
  { #&Biu }4D  
Left l; K);:+s-  
Right r; s8 3_Bd  
public : [}+ MZ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} UWmWouA  
template < typename T2 > C2!POf;GdN  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } qzmY]N+w|  
} ; 8=<d2u'  
t7R;RF  
同时,holder的operator=也需要改动: P\w.:.2  
@8DA  
template < typename T > 2j( w*k q~  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const m&o&XVC  
  { 8th G-  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); szWh#O5=  
} #d__  
R]L 7?=  
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。 >Rx^@yQ!+z  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 hOw7"'# !  
[x,_0-_  
return l(rhs) = r; aS62S9nwX  
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。 nq A> }A  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Xgop1  
Xc`'i@FX  
template < typename Tp > X}g!Lp  
class constant_t a i}8+L8-  
  { 0*,r  
  const Tp t; z <s]Z  
public : pbju;h)O!|  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} y{5ZC~Z<!  
template < typename T > orEwP/L:  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ?hsOhUs(5  
  {  #*?5  
  return t; HJoPk'p%  
} { \r{$<s  
} ; ])T*T$u  
"(T@*"vX2  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ;M\H#%G.  
下面就可以修改holder的operator=了 WG(tt.  
d;)Im "  
template < typename T > wcB-)Ra  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ~#@sZ0/<  
  { 4l>/6LNMF  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); PNc^)|4^Q  
} m {wMzsQ  
obS|wTG~  
同时也要修改assignment的operator() iK'bV<V&7  
S}ZM;M  
template < typename T2 > }U%2)M  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } jjEkz 5  
现在代码看起来就很一致了。 ;o"}7'4*R%  
O_(/uLH  
六. 问题2:链式操作 [ @&  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 p@>_1A}qh_  
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。 R\1#)3e0  
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。 H4Pj 3'  
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%?<3 /Ev!  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct #![b9~%WTh  
gb8nST$r  
template < typename T > >wz-p nD  
struct result_1 !:a pu!  
  { @dD70T  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; (fb&5=Wzw  
} ; )!){4c/  
ImyB4welo  
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: ~vBmW_j  
B,, f$h!  
template < typename T > `R=8=6Z+$q  
struct   ref Kh'/Ne?  
  { } 3 RqaIY}  
typedef T & reference; =w_y<V4  
} ; l[L\|hv'n  
template < typename T > +n9]c~g!T0  
struct   ref < T &> bgL`FW i3  
  { u m(A3uQ  
typedef T & reference; FC/m,D50oI  
} ; rh?!f(_@  
|j<b?  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: uZ\ >  
N>'1<i?  
template < typename T > \0'o*nlJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ,/ly|Dv  
  { {pE")O7~P  
  return l(t) = r(t); =H3 JRRS  
} OGrp {s  
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。 cAV9.VS<L  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 2*F["E  
_ B",? }  
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 (]vHW+'  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: KP -g<Zc  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 4(|x@: wxm  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 =-1d m+P  
最后的布局是: O jr{z  
                Add K{t7_i#tv  
              /   \ v/}M _E  
            Divide   5 wQlK[F]!>  
            /   \ =>n:\_*M  
          _1     3 xaAJ>0IM  
似乎一切都解决了?不。 k 2_ "  
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。 4:y;<8+j\  
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。 q --NLm@;  
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: B/c_pRl;  
`GUj.+u  
template < typename Right > <dLdSEw  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 0^?(;AK  
Right & rt) const :p%nQF,*f  
  { VfAIx]Fa  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); vZq7U]RW  
} &d[&8V5S  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 u&9|9+"N  
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。 HhH[pE  
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。 cRDjpc]  
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。 4%aODr8  
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。 ? D2:'gg  
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? 2_ <  
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: GGo nA  
`LEk/b1(P  
template < class Action > (iIJ[{[H4)  
class picker : public Action  # G0jMQ  
  { l5l:'EY>  
public : *ukE"Aj  
picker( const Action & act) : Action(act) {} oIAP dn  
  // all the operator overloaded QA+qFP  
} ; gmJiKuAL5  
Xv|~1v%s7  
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。 X0* y8"  
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: 9@nX 6\ ,  
.ss/E  
template < typename Right > j$4Tot  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const @=E@ *@g  
  { /NNe/7'l  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); D"El6<3)h  
} 5YQ4]/h  
<2HI. @^  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > q UY;CEf  
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。 4xjk^N9  
vHCz_ FV  
template < typename T >   struct picker_maker Ps4spy0Fp  
  { J'sVT{@GS  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ^!3Sz1  
} ; k$9oUE,  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > N0,.cd]y`  
  { vClD)Ar  
typedef picker < T > result; / ~'ZtxA  
} ; _Y40a+hk]  
Y4YA1F  
下面总的结构就有了: 8B"jvrs  
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。 g|a2z_R  
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。 <*<7p{x  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 -4m UGh1dy  
至此链式操作完美实现。 U{"&Jj  
Wo<zvut8  
m/5:-xL31  
七. 问题3 B<T wTv  
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。 O%AQ'['  
3b (I~  
template < typename T1, typename T2 > 79AOvh  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  P 1X8  
  { hR Y *WL  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); >j{phZ  
} DB-4S-2  
we9R4 *j  
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: #qi@I;;t  
m2AA:u_*j  
template < typename T1, typename T2 > 8p  }E  
struct result_2 (y7U}Sb'  
  { B9`nV.a  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; sa36=:5x-  
} ; #(FG+Bk  
+e. bO5Y  
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? _fz-fG 1  
这个差事就留给了holder自己。 D:sQHJ. y  
    v4kk4}lE  
o /AEp)8  
template < int Order > qiV#T +\  
class holder; 7Q7z6p/\v  
template <> uli,@5%\  
class holder < 1 > |XzqP +t  
  { u~=>$oT't  
public : ,~`R{,N`  
template < typename T > qd6XKl\5  
  struct result_1 '9>z4G*Td  
  { xV @X%E  
  typedef T & result; a$.(Zl  
} ; f' Dl*d  
template < typename T1, typename T2 > `%EMhk  
  struct result_2 BX;Z t9"*  
  { .-T^ S"`d|  
  typedef T1 & result; !run3ip`Z  
} ; 0&E{[~Pv  
template < typename T > a938l^@;s8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const rIR~YMv!  
  { R@-rc|FunJ  
  return (T & )r; m{gx\a.5  
} % zHsh  
template < typename T1, typename T2 > -bdF=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const WBLfxr  
  { D|} y{~  
  return (T1 & )r1; by,"Orpwq;  
} 23 BzD^2a  
} ; f8'D{OP"G  
r%A-  
template <> (dvCejc^p  
class holder < 2 > "l6v[yv  
  { xG@zy4  
public : [vV]lWOp'  
template < typename T > f mILkXKz  
  struct result_1 jXB<"bw  
  { l'n"iQ!G  
  typedef T & result; 5rK7nLb  
} ; 1nhC! jDD  
template < typename T1, typename T2 > 4zX@TI>j  
  struct result_2 NitWIj[U;  
  { :KGUO{_u  
  typedef T2 & result; V6)\;c  
} ; avrf]raM|  
template < typename T > */fmy|#   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const O$ui:<]dS  
  { Dp4\rps  
  return (T & )r; %GQPiWu  
} nm2bBX,fh  
template < typename T1, typename T2 > ?a+>%uWt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const UM%]A'h2O"  
  { l?LwQmq6  
  return (T2 & )r2; oY{L0B[  
} *}DCxv  
} ; &[ejxK"  
2'UWPZgE  
*P]FX-D3  
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> >。 |{]W (/  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: i;>Yx#  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: -\xNuU  
6OuB}*  
return l(i, j) = r(i, j); musZCg$  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) RGvfy/T  
HfEU[p7)  
  return ( int & )i; &6V[@gmD  
  return ( int & )j; ".Z|zt6C  
最后执行i = j; ( `T;nz  
可见,参数被正确的选择了。 s>hNwb/  
6wK>SW)#&j  
L,6v!9@  
`5,46_  
Q |,(C0<G  
八. 中期总结 8>Az<EF^=#  
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!g3  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 %i[G6+-  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 &f48MtE  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 03Czx`  
x UM,"+h  
i[,9hp  
5DB4vh  
SStaS<q '  
W.u+R?a=  
九. 简化 n$]78\C  
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。 = cQK^$6(  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 &d}1) ?  
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: C{Y0}ZrmlF  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 $=&a 0O#  
  +-*/&|^等 SLI(;, s  
2. 返回引用。 .T;:6/??1  
  =,各种复合赋值等 va6e]p*Oy  
3. 返回固定类型。 b2rlj6d  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) m/M=.\]  
4. 原样返回。 S)`%clN}J  
  operator, %0-fn'  
5. 返回解引用的类型。 e'"2yA8dh"  
  operator*(单目) ~1xfE C/  
6. 返回地址。 2H\ }N^;f  
  operator&(单目) lQ5d.}O&  
7. 下表访问返回类型。 b3j?@31AD  
  operator[] 8s+9PE  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 R*S9[fqC[  
  operator<<和operator>> UQ[!k 6  
irZMgRQAT  
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。 ,$4f#)  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: w?;j5[j  
D^m`&asC  
template < typename Left > <I 5F@pe'  
struct value_return GvB;o^Wd  
  { m/E$0tf  
template < typename T > [ :Upn)9  
  struct result_1 ?**9hu\BG  
  { Ka4KsJN  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; |XGj97#M  
} ; 0pfgE=9  
PH1jN?OEwZ  
template < typename T1, typename T2 > ;xXD2{q  
  struct result_2 [}+h86:y  
  { 2%{(BT6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; \3bT0^7B  
} ; r*F^8_YMK  
} ; l b9O  
GEs5@EH  
Jn\@wF9xd  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ##QKXSD  
U,g)N[|  
下面我们来剥离functor中的operator() |a|##/  
首先operator里面的代码全是下面的形式: S Bo i|  
0F5QAR O  
return l(t) op r(t) ,5XDH6L1  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) W Te1E,M  
return op l(t) O$*\JL  
return op l(t1, t2) yDORL| E'  
return l(t) op ?PSJQ3BC|  
return l(t1, t2) op 6Zx'$F.iqK  
return l(t)[r(t)] :OKU@l|  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 7`P1=`..  
ZUd*[\F~!  
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: p|`[8uY?  
单目: return f(l(t), r(t)); K%@#a}kRb  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Ib}~Q@?2  
双目: return f(l(t)); IM(=j  
return f(l(t1, t2)); D:56>%y@  
下面就是f的实现,以operator/为例  _(_U=  
Q2LAXTF]y  
struct meta_divide xXQW|#X\  
  { gw^X-  
template < typename T1, typename T2 > E%&E<<nhZ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) rvUJ K,oE  
  { ?l?_8y/ww  
  return t1 / t2; 4_KRH1  
} Fo;.  
} ; d%lwg~@&|5  
m`!Vryf  
这个工作可以让宏来做: D>6vI  
s~b!3l`gu  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ @|;XDO`k;  
template < typename T1, typename T2 > \ rx\f:-3g  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; $=ua$R4Z+  
以后可以直接用 jQ X9KwSP  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Egm-PoPe  
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 X B[C&3I  
(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。。。) J,_IHzO~Z  
@"vTz8oY@  
q6T>y%|FZ  
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 Pm=i(TBS/  
q+1SU6x'm  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  0N`'a?x  
class unary_op : public Rettype A5 <T7~U  
  { nK>D& S_!  
    Left l; s g6e% 5  
public : o#frNT}  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} omZ bn  
Uv|^k8(  
template < typename T > E>L_$J-A-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a-Ne!M[  
      { MngfXm  
      return FuncType::execute(l(t)); r.10b]b  
    } [W--%=Ou  
]D\p<4uepM  
    template < typename T1, typename T2 > +]S!pyZ"   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tKLAA+Z  
      { be(p13&od  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); |>Wi5h{6X  
    } x-Fl|kwX.5  
} ; QV*W#K\7q  
qy,X#y'FuE  
e =4k|8G  
同样还可以申明一个binary_op MtXd}/  
Jh`6@d  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > W}.p,d  
class binary_op : public Rettype F94Qb}  
  { :qxd s>Xm  
    Left l; 'k!V!wcD^y  
Right r; JNSH'9!n6  
public : F^}n7h=qk  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} O/{W:hJjd  
~\~XD+jy"  
template < typename T > *h Bo,   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m9li%p  
      { 5:x .<  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); #7dM %  
    } P(XNtQ=K  
qkh.? ~  
    template < typename T1, typename T2 >  0ZpWfL  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^J7g)j3  
      { VkDFR [k_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Tx0l^(n  
    } -nKBSls  
} ; J6*B=PX=(  
Ykt(%2L  
<B =!ZC=n  
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 ey3;rY1  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 "Qxn}$6-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) :O{oVR  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 `Ef &h V  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ^><B5A>;  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ,O}2LaK.O  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 YcJ2Arml  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) `<kV)d%xEF  
下面是修改过的unary_op MB] Y|Vee  
 {r?qI  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > `A o;xOJ  
class unary_op 8L}N,6gC4_  
  { Zjh9jvsW  
Left l; /DQcM.3  
  OJ\rT.{  
public : >`'>,n |  
)gq(  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} dk9nhS+faJ  
Ch9A6?=Hj8  
template < typename T > q{t"=@lX01  
  struct result_1 `O/RNMaC  
  { ofA6EmQ37  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; r]vD]  
} ; & 5u[q  
e{x|d?)8  
template < typename T1, typename T2 > kg_f;uk+  
  struct result_2 C'$}!p70  
  { r ,,A%  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; G ]mX+?  
} ; .cX,"2;n  
lZup n?  
template < typename T1, typename T2 > AFcA5: ja  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I#tEDeF2  
  { aE2 3[So  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Y)L\*+ >"[  
} 5bzYTK&-  
WsCzC_'j.  
template < typename T > ^2PQ75V@.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y[!4M+jj  
  { 4';]fmf@[i  
  return OpClass::execute(lt(t)); >MIp r  
} 'D4KaM.d  
!jDqRXi(  
} ; :`ysq  
w5(GRAH  
Z0e+CEzq  
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 HG%H@uK  
好啦,现在才真正完美了。 IJnr^S8  
现在在picker里面就可以这么添加了: J}.y+b>8\  
fV.43E  
template < typename Right > zA/W+j$:  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const pPG@_9qf  
  { m&Mvb[  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); =c8U:\0  
} ZN ?P4#Z S  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 s `r  tr  
OQA3~\Vu  
6]}Xi:I  
g/q$;cB  
EN%Xs578  
十. bind 32IN;X|  
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。 b+M[DwPw  
先来分析一下一段例子 qpl"j-  
~j\/3;^s   
;61m  
int foo( int x, int y) { return x - y;} lC1X9Op  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 xy|-{  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 GfQP@R"  
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。 /j' We-C  
我们来写个简单的。 >~$ S!  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: z~oGd,  
对于函数对象类的版本: % KY&E>^  
Dg#Ab8  
template < typename Func > #V8='qD  
struct functor_trait ,9#G/nF  
  { k- sbZL  
typedef typename Func::result_type result_type; " I@Z:[=2  
} ; Z3R..vy8  
对于无参数函数的版本: ?#kI9n<O  
-c=IO(B/  
template < typename Ret > T[XI  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 5.|rzk>  
  { _TB\@)\  
typedef Ret result_type; m`9)DsR N  
} ; N_VAdNJ^:  
对于单参数函数的版本: vfegIoZ  
2+GF:[$  
template < typename Ret, typename V1 > 2uWzcy ?F  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 5Kv=;o=U  
  { wrn[q{dX  
typedef Ret result_type; ?k_=?m  
} ; _'AIXez7q  
对于双参数函数的版本: !*|CIxk(  
y::;e#.  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ORx,n7-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > igz:ek`  
  { Sjr(e}*  
typedef Ret result_type; F;ONo.v;  
} ; TL7-uH  
等等。。。 N"t, 6tH  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy aXC`yQ?  
)hQNIt3o_  
template < typename Func > i%*x7zjY{  
struct func_return /,0t,"&Aqa  
  { z4-AOTo2y  
template < typename T > _k sp;kH?)  
  struct result_1 l}(~q!r  
  { V6$v@Zq  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .<42-IEc  
} ; p]+W1v}V!  
Y+?bo9CES!  
template < typename T1, typename T2 > x\Sp~]o3C  
  struct result_2 il-&d]AP  
  { 5Ll[vBW  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; LwGcy1F.  
} ; x2ol   
} ; RV(}\JU  
xJ&StN/'  
g>im2AD+e  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ^1cqx]>E  
Y5MHd>m  
template < typename Func, typename aPicker > ~hvhT}lE  
class binder_1 :za!!^  
  { { J0^S  
Func fn; !)9zH  
aPicker pk; (`!| Uf$  
public : +&?VA!}.  
iD(K*[;lc  
template < typename T > #Y18z5vo  
  struct result_1 z|b4w7 I  
  { 6PMu;#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; y ph  
} ; p[o2F5 T2  
#^v5Eo  
template < typename T1, typename T2 > 3mJHk<m8T  
  struct result_2 ]owH [wvX  
  { A:NY:#uC  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 56bB~ =c  
} ; WJ.PPq>]F  
F'#3wCzt  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} . t3@86xTJ  
2#!$f_  
template < typename T > S,8zh/1y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8Peqm?{5Y5  
  { k2@IJ~  
  return fn(pk(t)); P! O#"(r2]  
} k Dv)g  
template < typename T1, typename T2 > hsE!3[[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S$H4xkKs  
  { &1[5b8H;+  
  return fn(pk(t1, t2)); Xl aNR+  
} ]52_p[hZ}<  
} ; B\=&v8  
cKfYkJ)A'  
m|7g{vHVV  
一目了然不是么? NFSPw` f  
最后实现bind WWe.1A,  
LTY.i3  
FCe503qND$  
template < typename Func, typename aPicker > x9ws@=[:  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 0?:ZERv  
  {  ]t=>#  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); hW},%  
} 7Ow7|  
=0:hrg+Zgx  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ~xJD3Qf  
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。 OS9v.pz  
[)Ge^yI7  
十一. phoenix };+s0:H  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: zyR pHM$E  
C}>&#)IH  
for_each(v.begin(), v.end(), YG8oy!Zl  
( zV &3l9?U  
do_ 9e=*jRs]l^  
[ PT4`1Oy}/1  
  cout << _1 <<   " , " 7RLh#D|  
] ]S[r$<r$  
.while_( -- _1), ZV U9t  
cout << var( " \n " ) kU Flp  
) dg!sRm1iZ:  
); UEeqk"t^  
uJO*aA{K  
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<O8=I _  
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 f6"j-IW[z  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 us cR/d  
那么我们就照着这个思路来实现吧: E.6\(^g  
~9c9@!RA2  
bk?\=4B:E  
template < typename Cond, typename Actor > y,x~S\>+  
class do_while Gt%kok  
  { 3edAI&a5  
Cond cd; Iu[EUi!"  
Actor act; gvJJ.IX]+  
public : 6:!fyia  
template < typename T > ZJpI]^9|  
  struct result_1 |<V{$),k  
  { 9mnON~j5  
  typedef int result_type; |l|]Tw  
} ; w-"&;klV  
eXd(R>Mx  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} NLpD,q{  
G#V22Wca8  
template < typename T > e>^R 8qM?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P2p^jm   
  { k Mo)4 Xp  
  do _e 3'f:  
    { 5^dw!^d  
  act(t); `R> O5Rv  
  } t5k&xV=~ #  
  while (cd(t)); )yP>}ME  
  return   0 ; E;4a(o]{t  
} RFC;1+Jn  
} ; fz&}N`n  
.9xGLmg  
Ae#6=]V+^  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). MH?B .2  
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。 r Lh h  
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。 (Gn[T1p?  
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。 7q2YsI  
下面就是产生这个functor的类: .T|NB8 rS  
Vk (bU=w  
,7(/Il9  
template < typename Actor > `O{Uz?#*x  
class do_while_actor $-RhCnE  
  { 9zyN8v2  
Actor act; *K(xES! b  
public : 1I`D$Xq~:  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} L@Z &v'A  
4.'EEuRw\}  
template < typename Cond > + LwoBn>6  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; D$cMPFa2Nt  
} ; *ls6#j@  
bwJi[xF  
n@Ag`}  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 CnH R&`  
最后,是那个do_ o FLrSmY)E  
1aE/_  
q UnFEg  
class do_while_invoker arP+(1U  
  { pqSE|3*l  
public : 1,T9HpM  
template < typename Actor > u B\& Q;  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const l8-jFeeMd  
  { fhmr*E'J  
  return do_while_actor < Actor > (act); 2M?lgh4"  
} w8 $Qh%J'<  
} do_; =T)2wcXBB  
ib_Gy77Os  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? X6,9D[Nw  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ^wa9zs2s;/  
最后来说说怎么处理break和continue <k](s  
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。 0EOX@;}  
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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