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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Z+0?yQ=%  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ; VBpp<  
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, U M@naU  
*MI)]S  
WJAYM2 6\  
w$b~x4y%  
  class filler A]j}'  
  { r]0(qg  
public : b7!UZu]IEv  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} !Vb,zQ  
} ; 0vDg8i\  
<^Nk.E  
' X}7]y  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: dnwdFsf  
Q<yAT(w  
iD<6t_8),  
R4SxFp  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); y^G>{?Tha  
a1|c2kT  
*0~M  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 |Ytg  
gD6tHg>_  
sQtf,e|p  
UWw}!1  
二. 战前分析 Px#$uU  
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。 ]~8v^A7u  
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 5%P[^}  
\vVSh  
(z2Z)_6L*L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Yx),6C3  
  /* --------------------------------------------- */ 6-]h5L]  
vector < int *> vp( 10 ); +#s;yc#=2  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);  ,1 P[  
/* --------------------------------------------- */ l4 "\) ];  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); .T$D^?G!D  
/* --------------------------------------------- */ 7)J6/('  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 30_ckMG"g  
  /* --------------------------------------------- */ k" YHsn  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); jo_ sAb  
/* --------------------------------------------- */ qo_]ZKL44  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); e:OyjG5_  
\QT9HAdd@  
 so fu  
h!e2 +4{4{  
看了之后,我们可以思考一些问题: nJT4w|Yx  
1._1, _2是什么? :Q-oV8t{  
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。 Rri`dmH   
2._1 = 1是在做什么? 7>n"}8i  
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。 Es[?yft2Q<  
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。 Pv0OoN*eJ{  
09x\i/nb  
ih~c(&n0  
三. 动工 bWMM[pnL  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: K90Zf  
\uanQ|Nu  
MX9 q )(:  
88G[XkL$2  
template < typename T > 53(m9YLk  
class assignment 9"V27"s  
  { \t!+]v8f8  
T value; L<Lu;KnY6  
public : H56e#:[$  
assignment( const T & v) : value(v) {} )n0g6  
template < typename T2 > Rbr vY  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } q2/Vt0aYx  
} ; t-E'foYfr`  
MGmtA(  
c\;} ov+  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 0tsll1  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment I=3q#^}[  
_$=xa6YA  
%F}`;>C3  
aMz%H|/$  
  class holder VVe>}  
  { UiYA#m  
public : ]AHi$Xx  
template < typename T > O-&n5  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const iK.MC%8?  
  { ZE=~ re  
  return assignment < T > (t); D#k>.)g  
} ^|sQkufo  
} ; X He=  
2{#quXN9  
c/x(v=LW  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: v4ueFEY  
h.7 1O"N  
  static holder _1; atN`w=6A`  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ]X-ZRmB`  
}e@j(*8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _5X}&>>lhF  
而不用手动写一个函数对象。 f0^s*V+  
z2 dM*NMK  
lI5{]?'  
}~ +  
四. 问题分析 n" MFC  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 `9wz:s QtP  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Ri-I+7(n!  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Hu'c )|~f  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Nf;vUYP  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 0dgR;Dl(  
D!X{9q}S1  
五. 问题1:一致性 }`h}h<B(  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 10 p+e_@  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 (Bmjz*%M  
}U #S*  
struct holder ;pULJ}rDb  
  { o?%x!m>  
  // (te \!$  
  template < typename T > z.jGVF4  
T &   operator ()( const T & r) const 3s|tS2^4  
  { 6}|vfw  
  return (T & )r; ~pF'Qw" z|  
} {2q   
} ; "@f`O  
oF*Y$OEu?c  
这样的话assignment也必须相应改动: 2R5]UR S  
3'']q3H  
template < typename Left, typename Right > Tok"-$`N  
class assignment F`ihw[ Wn  
  { K]7@%cS  
Left l; j"NqNv  
Right r; '@:;oe@]  
public : vw(};)8  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} IBuuZ.=j2h  
template < typename T2 > #h&?wE>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } >kB?C!\  
} ; huQ1A0(no  
R]r~TJ o  
同时,holder的operator=也需要改动: b#]in0MT?@  
RSnK`N\9jb  
template < typename T > i 9b^\&&  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const wWm#[f],?  
  { L8$7^muad  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); gVD!.  
} f{)*"  
2GD%=rP2]  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 q&N&n%rbm  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 S\ li<xl  
BPPhVE  
return l(rhs) = r; RM`8P5i]sF  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 >?DrC/  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: zMG4oRPP  
pG4Hy$e  
template < typename Tp > %_ z]iz4  
class constant_t 7'o?'He-.2  
  { i@p?.%K{  
  const Tp t; 7 yi>G  
public : j`#|z9`(pB  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} JRNyvG>j  
template < typename T > XkNi 'GJf  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const "~Eo=R0O  
  { oZ=e/\[K  
  return t; xCQ<G{;C  
} 7f(UbO@BD  
} ; 56v<!L5%  
bVVa5? HP  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 G +YF  
下面就可以修改holder的operator=了 ? &1?uc  
~\Ynih  
template < typename T > O ,DX%wk,  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 7IvCMb&%R  
  { NeWssSje  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); L@+j8[3BX  
} -OziUM1qs  
))MP]j9 T  
同时也要修改assignment的operator() %+'&$  
gG $o8c-  
template < typename T2 > /wK7l-S  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ,= PDL  
现在代码看起来就很一致了。 69L s"e  
H?Sv6W.~  
六. 问题2:链式操作 Xr8fmJtg'  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 L;M@]  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ^J hs/HV  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 W*_c*  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 *JFkqbf  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct U<sGj~"#  
(gVN<Es  
template < typename T > zvq}7,  
struct result_1 YCb|eS^u  
  { w{L9-o3A  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; |1A0YjOD  
} ; 8`)* ?Q9~  
J| wk})?  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: _fY9u2Y  
LdOme [C1  
template < typename T > M"p%CbcI]  
struct   ref Ev3'EA~`  
  { ,aS+RJNM  
typedef T & reference; {4/*2IRN9h  
} ; E24}?t^|  
template < typename T > 9__Q-J  
struct   ref < T &> *}#HBZe(9  
  { /!t:MK;  
typedef T & reference; YG= :lf  
} ; c1FSQ m81  
( [a$Z2m  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ?F$#t6Q  
z(.,BB[  
template < typename T > -!5l4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const qj:[NPwaM  
  { ;3& wO~lW  
  return l(t) = r(t); PcZ<JJ16F$  
} F,VWi$Po\N  
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。 Z{l`X#':  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 E'mT%@M OM  
1GkoE  
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  %rlqq*  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: .+?]"1>]  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 _D{FQRU<YD  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 EFI!b60mc  
最后的布局是: KI*b We  
                Add 3"my!}03  
              /   \ FxK!h.C.  
            Divide   5 0i8\Lu6  
            /   \ r7}KV| M  
          _1     3 (Lh!7g/0N  
似乎一切都解决了?不。 M e:l)8+  
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。 1lA? 5:  
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。 ! ,H6.IH;S  
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: 99'c\[fd'  
`<T4 En  
template < typename Right > G#NbLj`h  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const x@O )QaBN!  
Right & rt) const (NfB+Ue}  
  { ,d.5K*?aI  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); y!S:d  
} ${ DSH  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 n++ak\  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 OU]"uV<(  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 d%q&[<'jf  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ;.$vDin6  
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。 V5 9Vf[i|  
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? Ag(JSVY  
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: YF;2jl Nm  
[z;}^3b  
template < class Action > 4/S3hH  
class picker : public Action $|!3ks  
  { lPA}06hU  
public : 2*n~r  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 28}L.>5k  
  // all the operator overloaded l[WX77bp=  
} ; +^rt48${ y  
j/ARTaO1]"  
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。 @qA11C.hq  
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: )7E7K%:b,  
l u{6  
template < typename Right > bi-z%!Z  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const LiGECqWBa'  
  { K\lu;   
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); AuBBSk8($  
} NVf_#p"h  
SU~ljAF4  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 9:E.Iy  
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。 ej(< Le\  
g+4x  
template < typename T >   struct picker_maker >pq=5Ha&  
  { 3 }#rg  
typedef picker < constant_t < T >   > result;  Qk.[#  
} ; m'ZxmsFo  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > iE ,"YCK  
  { nIUts?mB  
typedef picker < T > result; 2jP(D%n  
} ; rPifiLl A>  
PnI_W84z  
下面总的结构就有了: `Q>qmf_Fi  
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。 _znn`_N:v  
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。 AC?a:{ ./  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 qvJQbo[.9P  
至此链式操作完美实现。 W#x~x|(c  
3X`N~_+  
`]/0&S  
七. 问题3 @Ps1.  
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。 ^|cax| >  
Gs*X> D  
template < typename T1, typename T2 > e~6>8YO+7j  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5J6~]J  
  { *OY Nx4k  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); gJOD+~  
} bW^{I,b<F  
lygv#s-T  
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: r{Z4ifSl(  
u$(XZ;Jg  
template < typename T1, typename T2 > i6:O9Km  
struct result_2 #\3X;{  
  { *adwCiB  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 6eK7Jv\K  
} ; M{XBmDfN  
}FkF1?C  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? VzuU 0  
这个差事就留给了holder自己。 ,mE}#cyY  
    Fma#`{va  
mf gUf  
template < int Order > F<2qwP  
class holder; AZbFj-^4  
template <> ]/?$DNjCc  
class holder < 1 >  ]l=iKl  
  { uVZX53 ,g  
public : Rs "#gT  
template < typename T > M4L<u,\1s  
  struct result_1 7n'Ww=ttI  
  { +)*oPSQ5  
  typedef T & result; (%oZgvM  
} ; zKx?cEpE  
template < typename T1, typename T2 > ?#<Fxme  
  struct result_2 q^JJ5{36e  
  { m_W\jz??k  
  typedef T1 & result; Zi|MWaA.f  
} ; ,LSF@1|Fx  
template < typename T > y{uRh>l  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6ALf`:  
  { *%:p01&+  
  return (T & )r; H\Y.l,^  
} zNg8Oq&  
template < typename T1, typename T2 > a[).'$S}'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )o51QgPy  
  { 3/d`s0O  
  return (T1 & )r1; znVao %b  
} y*6-?@  
} ; DMeP9D  
7R4xJ H  
template <> ~r%>x  
class holder < 2 >  v7Q=  
  { y&F0IJ|`@M  
public : j)A$%xUo  
template < typename T > e/S^Rx4W  
  struct result_1 A~Uqw8n$\  
  { *U{E[<k{  
  typedef T & result; 7E 4Xvg+c  
} ; Qx{[#[Da  
template < typename T1, typename T2 > Zcq 4?-&  
  struct result_2 :f9O3QA  
  { )U$]J*LI  
  typedef T2 & result; Z3jtq-y  
} ; 3jaY\(`%h  
template < typename T > !X 8<;e}2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Z,x9 {  
  { OI0tgkG  
  return (T & )r; h_w_OCC&2  
} \Gzo^w  
template < typename T1, typename T2 > NEY b-#v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Y$L>tFA  
  { 71$MhPvd<  
  return (T2 & )r2; @qGg=)T  
} {1jywb }  
} ; P2Or|_z  
`/1Zy}cD  
8N58w)%7`  
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;M\4o  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: GNv5yWQ@  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: y 8./)W&/  
Ob|[/NN  
return l(i, j) = r(i, j); OP-%t\sj>  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) x>$! R\Cj  
SdI/  
  return ( int & )i; 2k^dxk~$V;  
  return ( int & )j; wG&+*,}  
最后执行i = j; =XT'D@q~W  
可见,参数被正确的选择了。 [xVE0l*\   
5xEk 7g.  
,Cj8{s&;  
v{H3DgyG  
d\cwUXf J  
八. 中期总结 CwV1~@{-  
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: !Qg%d&q.Sx  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 HxVQeyOR  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Z~Mq5#3F  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor oc2aE:>X  
(5"BKu1t  
E"[^^<I  
7{vnhl(Z  
t?-7Z6  
n.m6n*sf7  
九. 简化 VH{SE7  
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。 GMw|@?:{  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 =](c7HEQf  
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: !n`ogzOh  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 %;.|?gR  
  +-*/&|^等 6]|NB&  
2. 返回引用。 4LU'E%vlC  
  =,各种复合赋值等 o(W|BD!  
3. 返回固定类型。 y\ nR0m  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) T#lySev  
4. 原样返回。 y>S.B/ d  
  operator, 7p?6j)rj  
5. 返回解引用的类型。 E(T6s^8  
  operator*(单目) S?{|qlpy  
6. 返回地址。  *it(o  
  operator&(单目) B;8YX>r  
7. 下表访问返回类型。 X$O,L[] 4  
  operator[] 9?*BN\E5S  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 %*.;3;m  
  operator<<和operator>> i3.8m=>  
~'WvIA (  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 xG_ ;F  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ;G.m;5A  
%r5&CUE5?  
template < typename Left > 2#'[\*2|N  
struct value_return x8T5aS  
  { 'f`~"@  
template < typename T > %E7+W{?*1  
  struct result_1 H ^Xw<Z=  
  { *DX6m  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; q[]!V0Ek10  
} ; )_T[thf]  
_QtqQ~f  
template < typename T1, typename T2 > -p>KFHj6  
  struct result_2 )J_!ZpMC  
  { jh]wHG  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; )BTJs)E  
} ; (0W%Y Z!&  
} ; kq:,}fc;B  
i~z:Fe{  
8N(bLGUG  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait H/Goaf%  
*6Rl[eXS  
下面我们来剥离functor中的operator() v?<x"XKR  
首先operator里面的代码全是下面的形式: |Xd[%W)  
Ii*v(`2b  
return l(t) op r(t) h^>kjMM  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Xr M[8a  
return op l(t) )1j~(C)E8  
return op l(t1, t2) -baGr;,Cu  
return l(t) op > Q@*o  
return l(t1, t2) op Vw9^otJu  
return l(t)[r(t)] ]Vl5v5_  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 9;Wz;p  
ItKwB+my  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: *8/Q_w  
单目: return f(l(t), r(t)); yL.si)h(p  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); /~7H<^}  
双目: return f(l(t)); 5vbnO]8  
return f(l(t1, t2)); R_vZh|  
下面就是f的实现,以operator/为例 h%+8}uywZ  
qvYYKu  
struct meta_divide U]hQ#a+  
  { yc]ni.Hz  
template < typename T1, typename T2 > ":7cZ1VN2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) /GM-#q a  
  { {,APZ`q|  
  return t1 / t2; r.i.w0B(  
} f,M$>!$V  
} ; K!I]/0L  
4N$s vA  
这个工作可以让宏来做: ^ ?tAt3dMI  
nZ\,ZqV  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ nQ$N(2<Fe  
template < typename T1, typename T2 > \ &p ;};n  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; (= !_ 5l  
以后可以直接用 6-KC[J^Xo  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) kOdS^-  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数  b 1[U 9  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) @/$mZ]|T  
ziH2<@  
t_]UseP$RF  
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 n"FOCcTIs  
&2xYG{Z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3:Z(tM&-O  
class unary_op : public Rettype sM5 w~R>Y  
  { G=nFs)z  
    Left l; YSa:"A  
public : Qgx~'9   
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~`t%M?l  
g4N%PV8  
template < typename T > la'e[t7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cz2,",+~  
      { >0PUWr$8  
      return FuncType::execute(l(t)); QXdaMc+Ck  
    } CI,lkO|C  
2m_'z  
    template < typename T1, typename T2 > Bv^+d\*1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J?C k4dQ  
      { Hqvc7-c6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); f hQy36i@  
    } ^vpIZjN  
} ; 5k69F   
&yE1U#J(  
"H>.':c"+3  
同样还可以申明一个binary_op Bc@30KiQ ^  
9#uIC7M  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > zI:(33)  
class binary_op : public Rettype *B1x`=  
  { *zq.C  
    Left l; Yp*,Jp1  
Right r; 4otl_l(`yv  
public : D?^540,b  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @g4Shlx|  
-I ?z-?<D  
template < typename T > IAf$]Fh  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .`,F  
      { 6B#('gxO  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); vQ 4}WtvA  
    } Z?17Pu'Dp  
CM9XPr  
    template < typename T1, typename T2 > Gzw@w{JBL  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }f#_4ACaD  
      { ?o*I9[Z)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); YKZa$@fA?  
    } Y?K{(szo ?  
} ; J2VTo: In  
V}WB*bE  
M.q=p[  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 h-#1U3d  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 [?k8}B)mHB  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) p H@]Y+W  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 +4))/` DA  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ?r=jF)C<'  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 T{+Z(L  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 aUU7{o_Z  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) NSQp< m  
下面是修改过的unary_op =elpH^N  
Q~{H@D`<  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > vBcq_sbo  
class unary_op Ztr Cv?  
  { n>>Qn&ym  
Left l; oU*45B`"  
  V)(R]BK{  
public : iBTYY{-wF  
` Ag{)  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} -G7TEq)  
!%)F J:p  
template < typename T > %D g0fL  
  struct result_1 _tTNG2  
  { o1cErI&q"  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; . mLK`c6  
} ; jRSUp E8  
Qv,"($n\  
template < typename T1, typename T2 > L>y J  
  struct result_2 1 i[\T  
  { *t[. =_v  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /='. 4 v  
} ; .sC?7O =  
nD5 gP  
template < typename T1, typename T2 > 1cS}J:0P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S"wR%\NIp  
  { %LVm3e9  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Dn&D!B  
} x8S7oO7  
EQ'V{PIfj  
template < typename T > ]QzGE8jp*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mEw ~yOW]M  
  { ;;L[e]Z  
  return OpClass::execute(lt(t)); Og,$ sH}`  
} +qh[N@F  
8GvJ0Jq}U  
} ; o.0ci+z@  
G:~k.1y[  
X!e[GJ  
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 ;\f gF@  
好啦,现在才真正完美了。 $STaQ28C  
现在在picker里面就可以这么添加了: :<}=e@/~|  
%Ev4]}2C1  
template < typename Right > ZosP(Tdq  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ;W>k@L  
  { a)wJT`xu  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); {zMU#=EC  
} W[Ls|<Q  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 KXx32 b,~  
8C*c{(4  
vQ;Ex  
D9 g#F f6  
L*YynF  
十. bind ;M)QwF1  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 N@t|7~  
先来分析一下一段例子 Tj:B!>>  
5`~PR :dN  
\WxukYH  
int foo( int x, int y) { return x - y;} &J+CSv,39  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 R%?9z 8-  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 I}1NB3>^  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 wB.&}p9p  
我们来写个简单的。 %J+E/  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: <g"{Wv: h  
对于函数对象类的版本: &litXIvT>  
U|jSa,}  
template < typename Func > h&KO<>  
struct functor_trait k$blEa4  
  { gEy?s8_,  
typedef typename Func::result_type result_type; [ CQ+p!QZ  
} ; LY%WD%pL  
对于无参数函数的版本: 45@^L's  
YtmrRDQs  
template < typename Ret > ]s<[D$ <,  
struct functor_trait < Ret ( * )() > t'n pG}`tE  
  { 2LF/H$] o5  
typedef Ret result_type; \NPmym_ 6J  
} ; `sn^ysp  
对于单参数函数的版本: 4h|c<-`>t  
k>;`FFQU>  
template < typename Ret, typename V1 > Te"ioU?.  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > k\5c|Wq|g  
  { ~%&LTX0s|  
typedef Ret result_type; La`NPY_:>  
} ; H\ F :95  
对于双参数函数的版本: Lt64JH^lz  
<:+x+4ru  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 5?{ r  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > V% rzk*LA  
  { @>,^":`#  
typedef Ret result_type; ]cHgleHQ  
} ; +r2+X:#~T  
等等。。。 ]d$8f  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ^aItoJq  
0"<H;7K#W  
template < typename Func > p`olCp'  
struct func_return y0L_"e/  
  { (7wc*#}  
template < typename T > "L IF.)  
  struct result_1 9ijfRqI=x  
  { 3l rT3a3vV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 11 Q1AN  
} ; Ag-(5:  
, qMzWa  
template < typename T1, typename T2 > fK>L!=Q  
  struct result_2 1m4$p2j  
  { ~!B\(@GU  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; R@1xt@?  
} ; luh$2 \5B  
} ; }T(D7|^R  
!|S(Ms  
8W*%aOi5+  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 =W(Q34  
 dm\F  
template < typename Func, typename aPicker > $*^7iT4q_t  
class binder_1 G/)O@Ugp  
  { 6AAz  
Func fn; BX`{73sw  
aPicker pk; 3#3n!(  
public : `V}q-Zdy  
X-bcQ@Oj  
template < typename T > r8`ffH  
  struct result_1 X8Bd3-B  
  { p_RsU`[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; l!D}3jD  
} ; d[iQ` YW5  
%z=le7  
template < typename T1, typename T2 > q }3`|'3  
  struct result_2 KjD/o?JUr  
  { {&&z-^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?g_3 [Fk  
} ; W: z6Koc0  
'TTLo|@"-  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} j\eI0b @*  
">\?&0  
template < typename T > 'g}!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ju8> :y8  
  { 1KU! tL  
  return fn(pk(t)); )v'WWwXY>  
} 0_jf/an,%  
template < typename T1, typename T2 > \[;0 KV_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )*$lp'~7N  
  { O %\*@4zM  
  return fn(pk(t1, t2)); fBU`k_  
} tj'\tW+s'  
} ;  on4HKeO  
iDpSj!x/_  
mVj9, q0  
一目了然不是么? * ` JYC  
最后实现bind z0 d.J1VW  
34f?6K1c  
*I B4[6  
template < typename Func, typename aPicker > pE`})/?\*  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) em y[k  
  { bTI|F]^!  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ?e%ZOI  
} vx{}}/B]J  
.j ?W>F  
2个以上参数的bind可以同理实现。 b!+hH Hv:  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 % aP!hy  
x[cL Bc<  
十一. phoenix ko!)s  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: !Mx$A$Oj>  
N"Z{5A  
for_each(v.begin(), v.end(), T;4NRC  
( %[GsD9_-  
do_  \__i  
[ ~?l | [  
  cout << _1 <<   " , " ${DUCud,kY  
] L7l FtX+b  
.while_( -- _1), ]>!K3kB  
cout << var( " \n " ) }H53~@WP>  
) Lw1Yvtn  
); !n`fTK<$  
&< z1k-&!  
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: 8C40%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 hWjc<9  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 W"scV@HKu  
那么我们就照着这个思路来实现吧: EAUEQk?9  
YqscZ(L:y  
7P } W *  
template < typename Cond, typename Actor > 9i:L&dN  
class do_while 5=-Q4d  
  { Y_liA  
Cond cd; xR~h wj  
Actor act; ibcRU y0%  
public : 0S"mVZ*P  
template < typename T > hDDn,uzpd  
  struct result_1 dRYqr}!%n  
  { Zpt\p7WQ  
  typedef int result_type; *VCXihgo  
} ; $t+,Tav  
hW<%R]^|  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} |]bsCmD  
/PVk{3  
template < typename T > i$Ul(?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8\^R~K`sY  
  { Xg6Jh``  
  do n9\TO9N  
    { 2Ah#<k-gC;  
  act(t);  $c!p&  
  } X0HZH?V+  
  while (cd(t)); )$2QZ qX  
  return   0 ; )D O?VRI  
} z&)A,ryW0  
} ; U^%Q}'UYym  
3?9IJ5p  
dJoaCf`w  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). AaOu L,l  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 QB uMJm  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 - q1?? u  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ^z IW+:  
下面就是产生这个functor的类: 4N_R:B-V u  
zuad~%D<I  
jyUjlYAAv`  
template < typename Actor > @[<><uTH  
class do_while_actor 2j88<Yh]H  
  { )._;~z!  
Actor act; '(f*2eE:  
public : y<|7z99L  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 6:[dj*KGmT  
rdP[<Y9  
template < typename Cond > 36Zf^cFJ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; %COX7gV  
} ; wr/"yQA]  
IqaT?+O\?r  
ZF9z~9  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Z, Yb&b  
最后,是那个do_ s4y73-J^.v  
|`2RShu  
yy^q2P  
class do_while_invoker Cazocq5  
  { (z {#Eq4  
public : 30#s aGV  
template < typename Actor > (&F}/s gbi  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const x:NY\._  
  { |^"1{7)  
  return do_while_actor < Actor > (act); [I,Z2G,Jb  
} O>b C2;+s  
} do_; KK/tu+"  
S"bg9o  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? X8a/ `Y,  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 y1eW pPJa  
最后来说说怎么处理break和continue 45@ I*`  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 w7.V6S$Ga  
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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