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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ySlGqR1H  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 JY D\VaW  
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, ZRa~miKyM  
GgvMd~  
_znn`_N:v  
i$!K{H1{9  
  class filler k/Ao?R=@gI  
  { Y5mk*Q#q  
public : D*wY,\  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} h{ EnS5~  
} ; !}"PHby5N  
7U&<{U<  
`]/0&S  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: q-+_Y `_\  
j 4(f1  
VY!A]S"  
IfCa6g<&(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 0A75)T=lQ  
Bthp_cSmLs  
=u5( zaBe  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 R]S!PSoL  
fQ2U |  
lt0byn$vz  
LdX'V]ITh  
二. 战前分析 StLbX?d6  
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。 AASS'H@  
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 !F$o$iq  
92/_!P>  
G8b`>@rZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Nqbm,s  
  /* --------------------------------------------- */ [ofZ1hB4  
vector < int *> vp( 10 ); >H]|R }h  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); <7MxI@\  
/* --------------------------------------------- */ iis}=i7|  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); :l {%H^;1  
/* --------------------------------------------- */ OI^qX;#Kd  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); .H86f !=  
  /* --------------------------------------------- */ % hRH80W|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 0(^ N  
/* --------------------------------------------- */ $ 3.Y2&$T  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); )gxZ &n6  
}};AV)}J  
G4n-}R&'  
ebf/cC h  
看了之后,我们可以思考一些问题: IG8I<+<o  
1._1, _2是什么? !z+'mF?V+X  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 A4TW`g_zm  
2._1 = 1是在做什么? x0dBg~I  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 .JWN\\  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 6{[ uCxxl  
 KzZRFEA_  
x 4`RKv2m  
三. 动工 Mg\8m-L^  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: rJCu6  
/+?eSgM/  
kclZ+E  
iGIry^D  
template < typename T > ?Pt*4NaT;  
class assignment (ZD~Q_O-  
  { ~Z ;.n p(T  
T value; p3cb_  
public : 1Zgv+.  
assignment( const T & v) : value(v) {} %Lfy!]Ru  
template < typename T2 > 34aSRFsk*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } j =PM]  
} ; <*HsJwr)u  
g_(O7  
w+{ o^ O  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ,+'VQa"]  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment "bvob G  
cx*$GaMk  
Tl-Ix&37  
qo:t"x^  
  class holder 7k#0EhN1>  
  { XlxM.;i0H  
public : LP//\E_]  
template < typename T > LcmZ"M6  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 8 v<*xy  
  { ce1U}">11  
  return assignment < T > (t); 249DAjn+  
} #7naI*O  
} ; Qs8Rb]%|  
b'(Hwc\ t  
#UqE %g`J  
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: 2;ac&j1  
ZtOv'nTD  
  static holder _1; 1,pPLc(  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 8} |!p>  
l }]"X@&G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [}?E,1Q3  
而不用手动写一个函数对象。 f(*iagEy  
<-=g)3_  
s'k} .}  
 y7.oy"  
四. 问题分析 RWXN  
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。 C=P}@|K  
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。 [LKzH!  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 g,\O}jT\'  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 &nwk]+,0W#  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 6G>loNM^  
I\$?'q>  
五. 问题1:一致性 k$ w#:Sx  
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?| 0Q:l,\lY  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Gs(;&fw  
_?;74VWA  
struct holder fI-f Gx  
  { Eyg F,>.4  
  // C&RZdh,$  
  template < typename T > p w=o}-P{  
T &   operator ()( const T & r) const s#)0- Zj  
  { o(oD8Ni  
  return (T & )r; d+&w7/F  
} 4-W~ 1  
} ; p)*x7~3e  
OT}P0 ~4s  
这样的话assignment也必须相应改动: y6gaoj  
z /f0 .RJ  
template < typename Left, typename Right > W%< z|  
class assignment fWl #CI\]  
  { 6:`4bo  
Left l; (Iv*sd *  
Right r; wo\O 0?d3{  
public : E#c9n%E\sz  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} D]+@pK b  
template < typename T2 > NsL!AAN[V  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } eVGW4b  
} ; Poxoc-s  
v=x)]<E" _  
同时,holder的operator=也需要改动: SBamgc  
H8qWY"<Vd  
template < typename T > )Xice=x9  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const :Oi}X7\  
  { a*!9RQ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 9Q&]5| x  
} 6'jgjWEe3&  
4+F@BxpB  
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。 t9&=; s  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 t7,**$ST  
k~=P0";  
return l(rhs) = r; _ IlRZ}f  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 9oj0X>| 1  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: G PL^!_  
G( #EW+  
template < typename Tp > !r9~K^EI  
class constant_t *!`bC@E  
  { y+$a}=cb0  
  const Tp t; @4P_Yfn  
public : +D M,+{}  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} !1`f84d  
template < typename T > P&AaD!Qn  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const j`_tb   
  { {5JYu  
  return t; ) {4$oXQ  
}  +Q+!#  
} ; c"NGE  
)wk9(|[o  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 \1#~]1~ s  
下面就可以修改holder的operator=了 FES0lw{G#  
cp4~`X  
template < typename T > kjOI7`DU  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const xm> y3WC  
  { E4xybVo@  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); MG3xX;  
} - *xn`DH  
VaTA|=[;  
同时也要修改assignment的operator() A2I\T, Z  
pm:#@sl  
template < typename T2 > +"PME1  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } kDc/]Zb%  
现在代码看起来就很一致了。 \;!g@?CA  
J|e3 UikA  
六. 问题2:链式操作 XknbcA|  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 NP$ D9#   
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。 $%5vJiuk  
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。 fP{IW`t}]  
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。 bl4I4RB  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct $A>]lLo0  
K(_8oB784  
template < typename T > Hx ojxZwm  
struct result_1 @EUvx  
  { j +Ro?  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; /@6T~XY M  
} ; Dos';9Uq  
~oeX0l>F  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 6tup^Rlo;$  
#x(3>}  
template < typename T > L EY k  
struct   ref k<%y+v  
  { (^^}Ke{J  
typedef T & reference; oC(.u?  
} ; RHuc#b0  
template < typename T > Enqs|fkbN  
struct   ref < T &> #6nuiSF  
  { }Hb_8P  
typedef T & reference; _sF Ad`  
} ; 0#/Pc`z C  
H@`lM~T[  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ePTN^#|W  
b&.3uls6  
template < typename T > yH.Z%*=xQa  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const w,zm!  
  { .'S_9le  
  return l(t) = r(t); &e5,\TQ  
} 5>rjL ;  
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。 'UB"z{w%  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 [<VyH.  
Z%7X"w  
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 -m Sf`1l0  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: iG=XRctgj)  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 }dG>_/3  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 3y*dBw  
最后的布局是: DK(8Ml:k  
                Add +aRHMH  
              /   \ X/23 /_~L`  
            Divide   5 jYsg'Rl  
            /   \ I =nvL  
          _1     3 kl#) 0yqN0  
似乎一切都解决了?不。 Z+Ppd=||,  
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。 qj,^"rp1:  
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。 sKDL=c;?j  
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: JO\KTWtjO  
zc!q a"4yM  
template < typename Right > yz_xWx#9  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const jW]Fx:mQi  
Right & rt) const P.O/ZW>g  
  { }K9Ji]tOK:  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7OLchf  
} 8V+  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 z A@w[.  
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。 dt(Lp_&v  
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。 #YB3Ug]z  
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。 >RKepV(X7  
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。 bdvVPjGc&  
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? OCI{)r<O2m  
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: [ P%'p-Hg_  
910N 1E  
template < class Action > \$2zF8  
class picker : public Action ^-7-jZ@jz  
  { [};?;YN  
public : wW0m}L  
picker( const Action & act) : Action(act) {} >TS=tK  
  // all the operator overloaded nLBi} T  
} ; !9EbG  
QykHB k  
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。 pcPRkYT[ M  
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: g (V_&Y  
0ZtH  
template < typename Right > 5!7vD|6  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const }xytV5a^  
  { 61`tQFx,  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?) FY7[x.  
} LH>h]OTQF  
\-I)dMm[  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ;;n=(cM|z  
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。 /P/::$  
}r:8w*4 7  
template < typename T >   struct picker_maker ~D! Y] SK  
  { K?,`gCN}v  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Hv|(V3-  
} ; Cj# ?Z7}z  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > *jo1?  
  { [3io6XG x@  
typedef picker < T > result; V-z F'KI[  
} ; qgsw8O&  
n]bxG8~t  
下面总的结构就有了: jx8hh}C  
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。 gEnc;qb  
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。 i-Ri;E  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 _O"C`]]  
至此链式操作完美实现。 <W88;d33r=  
$EPDa?$*  
kud2O>>  
七. 问题3 &A~(9IV  
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。 -(|}:J  
^uIKwql  
template < typename T1, typename T2 > 73(5.'F  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0coRar?+b  
  { d(6&kXK  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); wm/>_  
} K${CHKFf  
Vvk \ $'  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: j'&a)-Wx_  
\h7XdmA]~  
template < typename T1, typename T2 > O]\eMM&  
struct result_2 *mfPq"/  
  { Aq{7WA  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; xwu,<M v `  
} ; UJGmaE  
IR<*OnKn  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? nF{>RD  
这个差事就留给了holder自己。 p0j-$*F  
    f`_6X~ p  
]\oE}7K%r  
template < int Order > f{f|frs  
class holder; cUZ^,)8 Z  
template <> U%_6'5s{^  
class holder < 1 > ?=\_U  
  { v$bR&bCT  
public : u3_AZ2-;  
template < typename T > \|Ya*8V  
  struct result_1 =!PUKa3f<  
  { 5b%zpx0Y  
  typedef T & result; 9Q*zf@w  
} ; \}NZ] l  
template < typename T1, typename T2 > R,[+9U|4V  
  struct result_2 >)S'`e4Gu  
  { ({p @Ay  
  typedef T1 & result; RaY=~g  
} ; bL18G(5  
template < typename T > &?B\(?*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )J!=X`b  
  { / S)&dN`  
  return (T & )r; Cr%6c3aQ  
}  S]&7  
template < typename T1, typename T2 > ;gv9J [R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const t&Z:G<;  
  { qf6}\0   
  return (T1 & )r1; SZ"^>}zl=  
} Q5qQ%cu  
} ; Y([vma>U]  
sBD\;\I  
template <> z3p #`  
class holder < 2 > ' 8bT9  
  { B=J/HiwV)  
public : D1<$]r,  
template < typename T > ^LJ?GJ$g  
  struct result_1 J0"<}"  
  { ?$FvE4!n  
  typedef T & result; B|n<{g[-cM  
} ; /-jk_8@a  
template < typename T1, typename T2 > @^93q  
  struct result_2 @Xe[5T  
  { 7U{g'<  
  typedef T2 & result; [!E~pW%|n  
} ; ;yK:.Vg  
template < typename T > Z]I yj 97  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Gn%gSH/  
  { [sH[bmLR  
  return (T & )r; JK9}Kb};  
} YKs^aQm#  
template < typename T1, typename T2 > :ift{XR'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const l<# *[TJ  
  { a uz2n  
  return (T2 & )r2; 1u0 NG)*f  
} ,zY!EHpx  
} ; Zf%6U[{ T  
;qT7BUh(%  
[{!5{k!  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 1p9+c~4l:  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: }];_ug* "  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: sd~T  
=!%+ sem  
return l(i, j) = r(i, j); I7nZ9n|KU  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Pkw ` o #  
U 4@W{P02  
  return ( int & )i; 'F@#.Op`  
  return ( int & )j; ]1<O [d  
最后执行i = j; *T'>-nm]  
可见,参数被正确的选择了。 s8<)lO<SV.  
x=(cQmQ  
.\> I-  
e.IKmH]z  
=K2mR}n\;  
八. 中期总结 D*R49hja{  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: tgbr/eCoU  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ]h$,=Qf hD  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 va/$dD9  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor R_2JP C  
uR7\uvibUO  
:9`T.V<?  
*!*J5/ b  
cSSrMYX2  
Z{ A)  
九. 简化 *OQr:e<}  
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。 G:2m)0bW  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ;9hi2_luV  
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: -v(.]`Wo&;  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 &<E*W*b[  
  +-*/&|^等 &m6x*i-5\f  
2. 返回引用。 75V?K  
  =,各种复合赋值等 >9.xFiq<  
3. 返回固定类型。 fscAG\>8  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 5/O;&[lYy  
4. 原样返回。 ?X.MKNbp  
  operator, bvM a|;f1  
5. 返回解引用的类型。 3:h9cO/9  
  operator*(单目) -B-nTS`  
6. 返回地址。 $(6 .K-D  
  operator&(单目) LA.xLU3  
7. 下表访问返回类型。 6%B5hv24v  
  operator[] lll]FJ1  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 H0 YxPk)  
  operator<<和operator>> kgvB80$4  
+)Pv6Zog[  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ^vjN$JB  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: R;_U BQ)  
,rp-`E5ap  
template < typename Left > ,HxsU,xiG  
struct value_return [~ sXjaL8  
  { *8uSy/l  
template < typename T > 'V5^D<1P  
  struct result_1 MhNDf[W>  
  { =;/4j'1}9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ,xew3c'(W  
} ; b&;1b<BwD  
XK (y ?Y1  
template < typename T1, typename T2 > l0 H,TT~2  
  struct result_2 w`vJE!4B  
  { iTt"Ik'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; wR?M2*ri  
} ; o Ohm`7iy  
} ; e4V4%Qw  
AT:T%a:G?  
d))(hk:  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait .3%eSbt0  
:Gh* d)  
下面我们来剥离functor中的operator() rdsm /^,s  
首先operator里面的代码全是下面的形式: a<%WFix  
28;D>6c  
return l(t) op r(t) _$me.  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) }*~EA=YN;  
return op l(t) 7 N?x29  
return op l(t1, t2) `MgR/@%hr  
return l(t) op `CI9~h@k  
return l(t1, t2) op \guZc}V]:\  
return l(t)[r(t)] .[hQ#3)W  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] %:n1S]Vr  
6rEt!v #K[  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: _XtLO- D  
单目: return f(l(t), r(t)); _=1SR\  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); hv'~S  
双目: return f(l(t)); .#uRJo%8  
return f(l(t1, t2)); 3,bA&c3  
下面就是f的实现,以operator/为例 oAX-Sg-/$  
';x .ry  
struct meta_divide 9x,Aqr$t  
  { ~(tZW  
template < typename T1, typename T2 > K h9$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) : z^ p s0  
  { 5#.uA_Fov  
  return t1 / t2; 2,O-/A;tW*  
} Wiqy".YY  
} ; dhN[\Z%  
Ru Q\H0pr  
这个工作可以让宏来做: p;:tzH\l  
<0T4MR7  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ (}fbs/8\p  
template < typename T1, typename T2 > \ )p"37Ct?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; mD:d,,~  
以后可以直接用 Y;je::"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) i+yqsYKO  
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 &J_|P43  
(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。。。) z12[vN  
pr\yc  
kL^;^!Nt  
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 )#MKOsOct  
GBvB0kC)c  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > VuwBnQ.2k  
class unary_op : public Rettype j?1\E9&4-Q  
  { {nT !|S)$  
    Left l; -[s*R%w  
public : 0k>NuIIP  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} g/so3F%v .  
D5)qmu  
template < typename T > 6g!#"=ls;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R:B-4  
      { t'4hWNR'  
      return FuncType::execute(l(t)); ?6B)Ek,'X?  
    } %}P^B^O  
MQ2gzKw>  
    template < typename T1, typename T2 > N10'./c K  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const geWis(#J  
      { c6s*u%+},  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); "uCx.Q9 ef  
    } T1;yw1/m5\  
} ; ]y$D@/L@  
r!yrPwKL  
71cc6T  
同样还可以申明一个binary_op ?]f+)tCMs  
(o{-1Dg)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > JGSeu =)  
class binary_op : public Rettype ~R/7J{Sg  
  { e%N\Pshgv  
    Left l; Z?[;Japg  
Right r; H|T:_*5  
public : a@zKi;  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} DTN@b!  
N7%Jy?-+  
template < typename T > bXc7$5(!VB  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JGf6*D"O  
      { 8nQlmWpJ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); a9"x_IVU  
    }  OnF +  
@\Sa)  
    template < typename T1, typename T2 > oScHmGFv  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Jd&Qi)1  
      { P /wc9Yt  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); a<sE dp  
    } @fT*fv   
} ; p{!aRB%  
NaG1j+LN  
ZP*Hx %U  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 SS O$.rp  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 k\Oy\z@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ):&A\nb  
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。 b0x9}  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Xgd!i}6Q  
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。。。 {8Hrb^8!  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 wlC_rRj~  
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) qDhz|a#  
下面是修改过的unary_op  }Q`Kg8L  
;f[Ki$7  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > u7fae$:&  
class unary_op y .S0^  
  { A2uSH@4  
Left l; XV)ej>A-V  
  t3 *2Z u  
public : }{:H0)H*  
f&H):.  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~y_TT5+ 3  
+uKlg#wqc  
template < typename T > ]&yO>\MgJB  
  struct result_1 Mmbb}(<  
  { SYB } e  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; %#02Z%?%  
} ; bU=!~W5  
-'&MT :L  
template < typename T1, typename T2 > tn6\0_5n  
  struct result_2 X82sw>Y  
  { DuZ51[3_L  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; m=PSC Ib  
} ; odny{ePAf  
eek5Xm  
template < typename T1, typename T2 > sJ7r9 O`x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YQ 4;X8I`r  
  { xRP#}i:m  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); /t%IU  
} T WEmW&Q  
5ts8o&|   
template < typename T > XkCbdb  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P00d#6hPJ  
  { +J]3)8 y+  
  return OpClass::execute(lt(t)); 0D/j2cT("k  
} k:Uyez  
p44d&9  
} ; 6fY(u7m|p  
hqFK2 lR  
G|'DAj%  
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 '+Gt+Gq+  
好啦,现在才真正完美了。 wP6~HiC  
现在在picker里面就可以这么添加了: $oH?oD1  
ZdlZ,vK^.  
template < typename Right > _V1O =iu-  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const b@Ik c<  
  { -mO[;lO  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); -/B}XN W  
} CP|N2rb  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 "\vEi &C  
5sM-E>8G^{  
' ,a'r.HJH  
WsL*P .J  
d&w g\"E  
十. bind O=MO M  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 be$wG O=Ts  
先来分析一下一段例子 E3_e~yu&  
6*S|$lo9B  
^uMy|d  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 9 vmH$  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 uz&CUvos  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 bb$1RLyRL  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 @PZ&/F ^  
我们来写个简单的。 ul?'kuYk  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 8QE0J$d5  
对于函数对象类的版本: sn+i[  
H-nk\ K<|  
template < typename Func > <)uUAh  
struct functor_trait hc"+6xc  
  { 7cK#fh"hvg  
typedef typename Func::result_type result_type; ]N:SB  
} ; /$! / F@^  
对于无参数函数的版本: 6sRn_y  
gJ+MoAM"  
template < typename Ret > p=coOWOQ  
struct functor_trait < Ret ( * )() > gv r "F  
  { & *B@qQ  
typedef Ret result_type; AGx]srl  
} ; a"b9h{h@  
对于单参数函数的版本: ot;j6eAH~E  
F6}Pwz[c  
template < typename Ret, typename V1 > DFwkd/3"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > F8Rd#^9PD  
  { )V!9&  
typedef Ret result_type; X'TQtI  
} ; /wljb b/s  
对于双参数函数的版本: ?>1AT ==wI  
7;5?2)+=6  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > T6Z2 #  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > a^~T-;_V  
  { ES;7_.q  
typedef Ret result_type; "e69aAA,  
} ; q+19EJ(  
等等。。。 [~W"$sT  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy #@;RJJZg  
{<\nl#}5S  
template < typename Func > R^1sbmwk  
struct func_return [0lCb"  
  { 'D1 T"}  
template < typename T > N~;=*)_VH  
  struct result_1 ua0`&,a3I  
  { !Z YMks4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; - A x$Y  
} ; SJ6lI66OX  
U8c0N<j  
template < typename T1, typename T2 > _.' j'j%  
  struct result_2 HN7(-ml=B  
  { 6m_Y%&   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; pT>[w1Kk^  
} ; <?yAIhgN*  
} ; 8do]5FE  
f` 2W}|(jA  
U)=StpTT  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Gx|$A+U  
1tDd4r?Y  
template < typename Func, typename aPicker > mEa\0oPGB  
class binder_1 k_r12Bu  
  { pD9*WKEf*  
Func fn; yc8iT`  
aPicker pk; JX7_/P  
public : |qH-^b.F  
Sqed*  
template < typename T > W#P)v{K  
  struct result_1 lE78 Yl]  
  { /+1+6MqRn*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; p(8H[L4Y  
} ; &$lz@Z  
G!RbM.6  
template < typename T1, typename T2 > :@y!5[88!  
  struct result_2 Y#{ L}  
  { M n`gd#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &{!FE`ZC_  
} ; Y/2@PzA|  
+XLy Pj  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} w,SOvbAxX2  
`{c %d  
template < typename T > =5 l7{i*`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w=vK{h#8  
  { G%Hr c  
  return fn(pk(t)); %{!*)V\  
} ^GQ+,0Yy  
template < typename T1, typename T2 > !X$e;V"HX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |>5NH'agV  
  { )'?3%$EM  
  return fn(pk(t1, t2)); iOkRBi  
} e%uPZ >'q  
} ; TppR \[4]  
{" woBOaA  
=H%c/Jty  
一目了然不是么? g,h'K  
最后实现bind Wz)s#  
i^eU!^KF  
#f0J.)M  
template < typename Func, typename aPicker > bX6eNk-L  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 2 DJs '"8  
  { 1Jg&L~Ws"  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); y2;uG2IS_g  
} yDg`9q.ckm  
eU&[^  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ]dHU  
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。 %JeT,{  
ekND>Qjj  
十一. phoenix 8iaP(*J  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: rz+)z:u  
l tE`  
for_each(v.begin(), v.end(), JWoNP/v6  
( u|&"l  
do_ as=Z_a:0N  
[ ghq[oK  
  cout << _1 <<   " , " w[}5qAI5*f  
] Jte:U*2  
.while_( -- _1), KV0M^B|W  
cout << var( " \n " ) a'u:1C^\  
) C ?JcCD2  
); XZde}zUWn  
0}}b\!]9  
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: xTiC[<j  
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 f40xS7-Q0  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 R8O; 8c?D  
那么我们就照着这个思路来实现吧: !LB#K?I  
;)].Dj9  
 G`8i{3:  
template < typename Cond, typename Actor > m%hI@'  
class do_while d#xi_L!  
  { _Cn[|E  
Cond cd; zO)A_s.6K  
Actor act; n`gW&5,,z  
public : @px2/x  
template < typename T > 1ml>  
  struct result_1 *;@V5[^3I?  
  { +NWhvs  
  typedef int result_type; k|Mj|pqA  
} ; z/Z 0cM#  
3}*)EC  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} O(q1R#n-}+  
S bI7<_  
template < typename T > uvC ![j^~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9jW/"  
  { M9so3L<N0  
  do n1n->l*HGP  
    { R@zl?>+  
  act(t); 1 ? be  
  } f/+UD-@%m  
  while (cd(t)); OwRH :l  
  return   0 ; 7HfA{.|m  
} L *",4!  
} ; bit@Kv1<C  
]$7dkP  
4 :m/w!q$  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). d0ZbusHHb  
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。 QE8;Jk-  
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。 )2vkaR  
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。 p+6L qk<  
下面就是产生这个functor的类: P(h[QAM  
))Q3;mI"  
VaKBS/y"  
template < typename Actor > C.su<B?  
class do_while_actor ,Hq*zc c  
  { cvSr><(  
Actor act; O$SQzLZx&  
public : CjeAO 2  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Ig b@aGA  
hHXTSk2  
template < typename Cond > (.D|%P  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; BuwJR Ql.  
} ; 3hUU$|^4gm  
]H[%PQ r`Z  
:x*#RnRr.  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 U42B( ow  
最后,是那个do_ @ootKY`  
lJ y\Ky(*  
A\xvzs.d  
class do_while_invoker M{)7C,'  
  { AE?G+:B  
public : 2$S^3$k'  
template < typename Actor > fT$Fv  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const FH Hi/yh  
  { (c3%rM m]  
  return do_while_actor < Actor > (act); w+ MCOAB  
} !u0|{6U  
} do_; (zv)cw%  
(>.+tq}  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? C{g Y*+  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 LS(J%\hMDm  
最后来说说怎么处理break和continue 6KpG,%2L#  
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。 b`%(.&  
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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