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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda v#d3W| ~  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 y@}WxSK*0  
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, Zp/P/97p  
UaG&HGg]!  
)l*3^kwL{U  
Nl4uQ_"  
  class filler .D7Gog3^<  
  { #}6~>A  
public : P=_W{6  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} rXSw@pqZ&  
} ; hB 'rkjt  
k'v+/6 Y  
2x gk$E$7  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 5> 81Vhc,  
"Ml#,kU<T  
k(`>(w  
pw))9~XU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); u$qasII  
k-4z2qB  
Yi-,Pb?   
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 87pu\(,'  
7iy2V;}  
uEsF 8  
6Po {tKU  
二. 战前分析 4tkb7D q  
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。 akj#.aYk  
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 E?&YcVA  
$LBgBH &z  
t%y i3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Yl1l$[A$  
  /* --------------------------------------------- */ Ut%{pc 7^F  
vector < int *> vp( 10 ); U+-;(Fh~  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); f4`Nws-dP  
/* --------------------------------------------- */ [+@T"2h2b  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); P e} T  
/* --------------------------------------------- */ "6~+ -_:  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); A{3nz DLI  
  /* --------------------------------------------- */ K6F05h 5S  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); t[HsqnP  
/* --------------------------------------------- */ pgUjje>#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); c r18`xU  
IUWJi\,  
TPj,4&|  
8XCT[X  
看了之后,我们可以思考一些问题: ZP:+'\&J  
1._1, _2是什么? D3O)Tj@:}(  
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。 ^]/V-!j  
2._1 = 1是在做什么? Dl?:Mh  
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。 #T>pu/EQX_  
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。 kB?Uw#  
Tv,ZS   
3#uc+$[  
三. 动工 fDXTedrG/  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: e ?Jgk$"  
yJw.z#bB#  
sVlQ5M oo(  
P-Gp^JX8  
template < typename T > H ~<.2b  
class assignment IUG}Q7w5  
  { X2 <fS~m  
T value; ;+3@S`2r  
public : /*6[Itm_h  
assignment( const T & v) : value(v) {} L8pKVr  
template < typename T2 > ihct~y-9W  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ?5[$d{ Gjl  
} ; !6 kn>447Y  
3z k},8fu  
K,bX<~e5  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 v# fny  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment _GoFwVO  
T0o0_R  
CQ{pv3)  
QqC-ztz  
  class holder fndH]Yp  
  { gd0a,_`M  
public : \Jwc[R&x  
template < typename T > 02[*b  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const TD/ 4lL~(x  
  { Wq25,M'  
  return assignment < T > (t); ayg^js2,  
} V>4v6)N  
} ; 8y4t9V  
B;<zA' 1  
a 4? c~bs  
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: KO))2GET  
e[QEOx/-h2  
  static holder _1; yx<-M  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 4^^=^c  
jU{~3Gn?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); pe!"!xJE  
而不用手动写一个函数对象。 R$2\Xl@qQF  
; Yt'$D*CP  
`@&WELFv{  
]0")iY_  
四. 问题分析 EO/TuKt  
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。 ,H/BW`rL]#  
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。 u&j_;Y!6  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 $b )k  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 #Fh:z4  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 =s:Z-*vy!  
V|2[>\Cv  
五. 问题1:一致性 -;YhQxxC}L  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| h\6 t\_^\  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 4=njM`8Y'  
[mo9?  
struct holder Nm#[A4  
  { Tog'3k9Uw  
  // }?6gj%$c  
  template < typename T > m-9ChF: U  
T &   operator ()( const T & r) const m>DJ w7<  
  { Bl+PJ 0  
  return (T & )r; m*14n_m'  
} o#-^Lg&  
} ; -S%Uw  
RV@mAw.T  
这样的话assignment也必须相应改动: 7Y 4!   
G#.q%Up  
template < typename Left, typename Right > (Wn^~-`=+  
class assignment F ^)( 7}ph  
  { -{p~sRc&  
Left l; cZ ,}1?!  
Right r; Cv< s|  
public : ^= qL[S6/M  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1Uc/ r>u9  
template < typename T2 > C)&BtiUN/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } =]LAL w  
} ; fHgvh&FU  
CeUC[cUQU  
同时,holder的operator=也需要改动: !dwa. lZ&X  
WFfn:WSWU  
template < typename T > :!wt/Y  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const l(Uwci  
  { r rs0|=  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); pvdCiYo1r  
} G9~ 4?v6:  
/!pJ"@  
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。 Yo}QW;,g  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 CH0Nkf  
Aot9^@4])  
return l(rhs) = r; nx5I  
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。 q]Af I(  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 6&"GTK  
{Ok]$0L  
template < typename Tp > -=2V4WU~  
class constant_t $g }aH(vf  
  { V17!~  
  const Tp t; =DXN`]uN  
public : 4 udW 6U  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ufocj1IU  
template < typename T > 4V'HPD>=V  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const be HEAQ  
  { E_#?;l>  
  return t; rs0Wy  
} ^K:-r !v^  
} ; ,-SWrp`f  
\$xj>b;  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ?:i,%]zxC  
下面就可以修改holder的operator=了 lPg?Fk7AP  
-o@L"C>   
template < typename T >  =tc!"{  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const )< p ~  
  {  ^]?ju L  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); bg^ <e}{<H  
} T1(*dVU?  
JD]uDuE  
同时也要修改assignment的operator() sY&Z/Y  
G BM8:IG \  
template < typename T2 > IJDE{)  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } pL2{zW`FDh  
现在代码看起来就很一致了。 c'wU$xt.w  
"-Wb[*U;  
六. 问题2:链式操作 I M G^L  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 NJg )S2]7  
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。 4-oaq'//BT  
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。 x !n8Wx  
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。 ]$I}r= Em  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct /z: mi  
=G`g-E2  
template < typename T > 8"o@$;C  
struct result_1 W@D./Th  
  { rbrh;\<jM  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ?$VkMu$2k  
} ; M<P8u`)>4H  
:a9   
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: N t\ZM  
VPb8dv(a3  
template < typename T > Qw<&N$  
struct   ref xcH&B %;f  
  { #tA/)Jvi  
typedef T & reference; W"&,=wvg2  
} ; }d%Fl}.Ez  
template < typename T > x kdC -S  
struct   ref < T &> d-T pY*v  
  { (QQkXlJ  
typedef T & reference; 6i%X f i  
} ; i ;^Ya  
S1U[{R?,  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: `i<Z< <c>  
?@;#|^k9  
template < typename T > $dG:29w  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const U_WO<uhC  
  { IRTD(7"oyp  
  return l(t) = r(t); wZWAx  
} pj7v{H+  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 1:J+`mzpl  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 IL`=r6\  
t8`wO+4@  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 wOsg,p;\'  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: I{=Yuc  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象  45WJb+$  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 fg4mP_  
最后的布局是: K|I<kA~!H  
                Add |qBcE  
              /   \ JX{_,2*$  
            Divide   5 ]'pL*&"X  
            /   \ 7mE9Zo1  
          _1     3 n}c~+ 0`un  
似乎一切都解决了?不。 W6B"QbHYz  
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。 ?$l|];m)-  
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。 tHK>w%|\R  
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: "F[7b!>R  
bP>Kx-%q  
template < typename Right > tS-gaT`T  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 73Hm:"Eqd  
Right & rt) const /Q_ Dd  
  { <. *bJ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); l>KkAA  
} h J0U-m  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 $tej~xZK  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 %r8;i  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 r-.>3J  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 YrV@k*O*  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 d</F6aM\  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? nv\K!wZI=b  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: dT[JVl+3=  
pTXF^:8  
template < class Action > A0:rn\$l3  
class picker : public Action uqLP$At  
  { dCe LW  
public : Nd&UWk^  
picker( const Action & act) : Action(act) {} qG ? :Q  
  // all the operator overloaded n>w<vM  
} ; ]Y!x7  
V:vqt@  
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。 !F.h+&^D;  
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: zTc*1(^  
Qj*.Z4ue  
template < typename Right > Q<gUu^rq  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const `.J17mQe"  
  { >H ?k0M`L  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %D5F7wB  
} [:cvy[}v@  
2TNK  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > EC 1|$Co  
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。 6|~^P!&  
9\c]I0)3p  
template < typename T >   struct picker_maker ?^W1WEBm  
  { ,[)l>!0\H  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ~?FhQd\Q  
} ; gn&Zt}@[  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > )BvMFwQG  
  { Hf\sF(, (  
typedef picker < T > result; kguZAO6  
} ; gu+zfvkcY  
 6su~SPh  
下面总的结构就有了: |<5F08]v  
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。 6uT*Fg-G  
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。 `j(._`8%a  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 /R&h#;l  
至此链式操作完美实现。 Gx6%Z$2n  
zRou~Kxi  
gdA2u;q  
七. 问题3 =/`]lY&  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Tjhy@3  
cR_pC 9z  
template < typename T1, typename T2 > D}LM(s3li7  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6dV )pJd  
  { R TpNxr{[  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); D>-r `  
} -0x Q'1I  
8-Y*b89  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: L!lmy&1  
28`s+sH  
template < typename T1, typename T2 > 3%5a&b  
struct result_2 p@nj6N.--  
  { -5 D<zP/  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; %1.F;-GdsW  
} ; "ayV8{m^3  
%9a3$OGZX  
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? BdF/(Pg  
这个差事就留给了holder自己。 5af0- hj  
    brs`R#e \  
ninWnQq  
template < int Order > -v.\W y~\  
class holder; &i(Ip'r  
template <> 5l 3PAG  
class holder < 1 > ]B?M3`'>  
  { Uq$/Q7  
public : .<F46?HS  
template < typename T > Dzf\m>H[  
  struct result_1 >%om[]0E  
  { )Wr_*>xj  
  typedef T & result; !Yv_V]u=  
} ; UaF~[toX  
template < typename T1, typename T2 > }`g-eF >p  
  struct result_2 mXOI"B9Sq  
  { ]i$0s  
  typedef T1 & result; !@F {FR  
} ; f|FS%]fCxk  
template < typename T > "`V@?+3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const BB\GrD  
  { @$ Zh^+x!  
  return (T & )r; Z17b=x Jw  
} BZ1wE1t  
template < typename T1, typename T2 > R`Z"ey@C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const nOvR, 6  
  { .i I{  
  return (T1 & )r1; T+ZA"i+  
} hdH z", )  
} ; 1o%#kf  
 3Iv^  
template <> CqlxE/|  
class holder < 2 > Y?NL|cW4  
  { 9hfg/3t('  
public : suwR`2  
template < typename T > "!V`_ S;  
  struct result_1 ]s AuL!  
  { c 'wRGMP  
  typedef T & result; G?'^"ae"Z  
} ; H.ksI;,  
template < typename T1, typename T2 > ,3Q~X$f  
  struct result_2 w;`Jj -  
  { $|-Lw!)D  
  typedef T2 & result; m0TVi]v  
} ; JM,%| E  
template < typename T > _d5:Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Y b3ckktY  
  { p%>sc  
  return (T & )r; 2Rk}ovtD[  
} zm_8a!.  
template < typename T1, typename T2 > *;<fh,wOk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,B <\a  
  { (5yM%H8:  
  return (T2 & )r2; S$mv(C  
} !=[Y yh  
} ; q}{E![ZTu  
) c@gRb~  
tLE8+[ SU  
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> >。 Rh=" <'d  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: k&Pt\- 9on  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: &YhAB\Rw  
w~3X m{  
return l(i, j) = r(i, j); il0K ^i  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) O. * 0;5  
(v]%kXy/G  
  return ( int & )i; vrs  
  return ( int & )j; v:O{"s  
最后执行i = j; '/\  
可见,参数被正确的选择了。 `+H=3`}X  
A7p4M?09  
jv)+qmqo!  
sx,$W3zI'G  
FYAEM!dyy  
八. 中期总结 &^=Lr:I  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: s QDgNJbU  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 'HA{6v,y  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 #6 M] tr  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 5y#,z`S  
E_,/)U8  
*^?tr?e%I<  
.LzA'q1+z  
N ,~O+  
{cK<iQJ  
九. 简化 Y>x{ [er  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 @*;x1A-]V  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 wkg4I.  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: rj4@  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 <8r"QJY/  
  +-*/&|^等 8P n  
2. 返回引用。 Q):#6|u+  
  =,各种复合赋值等 |x}TpM;ni  
3. 返回固定类型。 1XGg0SC  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) w-|Rb~XT h  
4. 原样返回。 @|gG3  
  operator, UHl3/m7g  
5. 返回解引用的类型。 !0{SVsc)  
  operator*(单目) %4~"$kE  
6. 返回地址。 Jqoo&T")  
  operator&(单目) Yh<F-WOo2  
7. 下表访问返回类型。 -E-#@s  
  operator[] N_Us6 X  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 G]lGoa}]`u  
  operator<<和operator>> w2LnY1A  
.S` q2C\  
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。 :V/".K-:J  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 6H#: rM  
wE .H:q4&  
template < typename Left > Ev fvU:z  
struct value_return w{ja*F6  
  {  _){|/Zd  
template < typename T > g/GI'8EMj  
  struct result_1 y0%@^^-Ru  
  { } z'Jsy[s  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; De$~ *2  
} ; (5T>`7g8  
*i"9D:  
template < typename T1, typename T2 > xm m,- u  
  struct result_2 o/AG9|()4  
  { ~j!n`#.\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ?9 huuJ s7  
} ; AR| 4^  
} ; 91R# /i  
YidcVlOsO  
!HTOE@  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait {gD ED  
`d <`>  
下面我们来剥离functor中的operator() Q{/z>-X\x  
首先operator里面的代码全是下面的形式: )%C.IZ_s2  
4$-R|@,|_  
return l(t) op r(t) I;4quFBlMu  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) gawY{Jr8I  
return op l(t) !j!w $  
return op l(t1, t2) Y9.3`VX  
return l(t) op ,%pCcM)  
return l(t1, t2) op [@i:qB>B  
return l(t)[r(t)] >.<VD7p  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 6[m~xegG  
%" iX3  
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: }dc0ZRKgx  
单目: return f(l(t), r(t)); A mZXUb  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); !W}sOK7#  
双目: return f(l(t)); \h ~_<)  
return f(l(t1, t2)); N{Sp-J>  
下面就是f的实现,以operator/为例 @IG's-  
!)a_@d.;i  
struct meta_divide )fJ"Hq  
  { Du_5iuMh  
template < typename T1, typename T2 >  y|LHnNQ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) /^=1]+_!  
  { :Xw|v2z%3  
  return t1 / t2; -2.7Z`*(  
} jKUEs75]  
} ; |\(uO|)ju  
a`wjZ"}'[  
这个工作可以让宏来做: 3kxo1eb  
Sca"LaW1  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Ts!'>_<Je  
template < typename T1, typename T2 > \ ')xOL =w  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; L;V 8c  
以后可以直接用 juEPUsE  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Q<sqlh!h  
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 2O,wb)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。。。) KjGu !B  
tLzLO#/n  
eRUdPPq_d  
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 <Jgcj 4D  
YZ~MByu  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6A"$9sj6  
class unary_op : public Rettype GvVkb=="  
  { 5]O{tSj  
    Left l; $N?8[  
public : /k'7j*t Z  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} EL,k z8  
ztVTXI%Kz  
template < typename T > 5=o^/Vkc  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KVZB`c$<t  
      { R3B+vLGX  
      return FuncType::execute(l(t)); qO{z{@jo55  
    } ` GF w?G  
v,")XPY  
    template < typename T1, typename T2 > 8maWF.xq  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x/,;:S  
      { 12 p`ZD=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 9E7G%-  
    } '5h` ="  
} ; 9=>q0D2  
:^7w  
ZvRa"j  
同样还可以申明一个binary_op JxIJxhA>  
Nbl&al@"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  O3sV)  
class binary_op : public Rettype (?e%w}  
  { g Wtc3  
    Left l; '| i?-(f)  
Right r; 0B.Gt&O al  
public : uj.i(U s  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} P%|~Ni_BTX  
2cCiHEL#  
template < typename T > +M"j#H  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wR%Ta-  
      { 3aW<FSgP  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ImN'o4vo  
    } /8GdCac  
/1OCK=  
    template < typename T1, typename T2 > 4aO/^Hl  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =:rg1wo"c  
      { $tZ {>!N  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5` ^@k<  
    } f|{iW E2d  
} ; 868X/lL  
Mj@2=c  
7 $y;-[E[  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 4en3yA0.w  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Gxw1P@<F:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 4!dc/K  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 XPdmz!,b  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! kqBZsfF  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 U3_${  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 }n^Rcz6HeO  
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) TIGtX]`  
下面是修改过的unary_op $d*9]M4  
"\wMs  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > kY)Vr3uGA  
class unary_op k8D _  
  { K1@ Pt}  
Left l; </[.1&S+\  
  S=4o@3%$  
public : 9xR5Jm>k  
wQSan&81Q  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} .!3e$mhV  
zsp%Cz7T  
template < typename T > %7ngAIg  
  struct result_1 hTDK[4e  
  { Qu|CXUk  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; =F+v+zP7P  
} ; v~mVf.j1  
?+]=|hN  
template < typename T1, typename T2 > ZDW9H6ux  
  struct result_2 i<Z%  
  { ?Bf>G]zx  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Yc[umn^K  
} ; `w!XO$"]Z  
c5ij2X|I  
template < typename T1, typename T2 > Y5aG^wE[:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JI>Y?1i0O  
  { $cSUB  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); }a;xs};X;  
} R1zt6oY  
#Y=^4U`  
template < typename T > gH//@`6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T]tP!a;K  
  { +p%3pnj:K  
  return OpClass::execute(lt(t)); syw1Z*WK  
} b6-N2F1Fs  
L;3%8F\-.  
} ; AYn65Ly  
6ld4'oM  
">[#Ops-;$  
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 WZ'Z"'  
好啦,现在才真正完美了。 zM0}(5$m  
现在在picker里面就可以这么添加了: sT?{  
e"hfeNphz  
template < typename Right > RBQ8+^  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const +(*HDa|  
  { 8 W  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); gKh*q.  
} .I^4Fc}&4  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 :-RB< Lj  
!+SL=xy!{  
70qEqNoC  
owIpn=8|Q  
fOi Rstci  
十. bind ]?}>D?5  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 VlV X  
先来分析一下一段例子 h%EeU 3  
S70#_{  
[QnN1k  
int foo( int x, int y) { return x - y;} <@Q27oEuA  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 d]0:r]e  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 w;,34qbf  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 T?RY~GA  
我们来写个简单的。 m}l);P^  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: <H^jbK  
对于函数对象类的版本: VukbvBWPN  
cy^=!EfA  
template < typename Func > }2]|*?1,  
struct functor_trait =F@ +~)_  
  { *H/>96  
typedef typename Func::result_type result_type; X7$]qE K  
} ; t=Oq<r  
对于无参数函数的版本: PaKa bPY  
i%o%bib#  
template < typename Ret > rn-bfzoDS  
struct functor_trait < Ret ( * )() > NO~G4PUM0C  
  { ~9]vd|  
typedef Ret result_type; 5M>h[Q"R  
} ; j- 9)Sijj{  
对于单参数函数的版本: cM%?Ot,mK"  
k7U.]#5V  
template < typename Ret, typename V1 > *tv&=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > K+~?yOQj  
  { FxlH;'+Q  
typedef Ret result_type; /NQrE#pb  
} ; ^os_j39N9  
对于双参数函数的版本: {dF@Vg_n  
L-Q8iFW'  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Sqa9+' [  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 5qM$ahN3wH  
  { lc <V_8  
typedef Ret result_type; X(tx8~z  
} ; e(s0mbJE  
等等。。。 6_%Cd`4Z  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy cq[9#@ 4=  
{YiMd oMhg  
template < typename Func > |Z>-<]p9g  
struct func_return i "V.$|,  
  { )5@P|{FF  
template < typename T > ykC3Z<pI.  
  struct result_1 E+Bc>xl@ m  
  { ~R;/u")@e  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )1 -<v);  
} ; at?I @By  
I7_lKr3  
template < typename T1, typename T2 > 48 -j  
  struct result_2  ;Ci:d*  
  { 76D$Nm  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; L"jA#ULg  
} ; qIJc\,'  
} ; G y[5'J`  
_|\X8o_  
K^!#;,0  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 $]LS!@ Rm  
V< F &\  
template < typename Func, typename aPicker > I3>8B  
class binder_1 N'y<<tTA  
  { +2{ f>KZ  
Func fn; _o9axBJs  
aPicker pk; ?jR#txR  
public : .'=S1|_(  
Sqi9'-%m  
template < typename T > F%V|Aa  
  struct result_1 Il&F C  
  { a8TtItN  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; +Kgl/Wg%  
} ; (EcP'F*;;y  
*w;?&)8%  
template < typename T1, typename T2 > !BVCuuM>w  
  struct result_2 'TYO-'aC  
  { N&G'i.w/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; D zD5n  
} ; .iV=ybMT  
-o~zb-E  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} o1#3A  
uNI&U7_"  
template < typename T > V(Pw|u" e  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const koT3~FK  
  { P?q HzNGi7  
  return fn(pk(t)); @{b5x>KX  
} v9H t~\>  
template < typename T1, typename T2 >  B=*0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R'Ue>k  
  { KAZ<w~55c  
  return fn(pk(t1, t2)); :uAL(3pQ  
} (^W}uDPCB  
} ; cS Lj\'`b  
q5r7 KYH{  
2W0nA t  
一目了然不是么? hbYstK;]Z  
最后实现bind Mo@{1K/9  
hYyIC:PXR  
KK 7}q<&i  
template < typename Func, typename aPicker > =p@2[Uo  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) n`^jNXE  
  { ,JI]Eij^  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); #8XmOJ"W3k  
} 9wCgJ$te  
=ttD5 p  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Re~6 '  
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。 dlvU=^G#G  
r3x;lICx-  
十一. phoenix ]+`K\G ^X  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: d s`YVXKH  
FrMXf,}  
for_each(v.begin(), v.end(), T x Mh_  
( 9Avj\G  
do_ Z5'^Hj1,  
[ a4uy}@9z  
  cout << _1 <<   " , " :V6 [_VaF  
] LS*L XC  
.while_( -- _1), _t,aPowX  
cout << var( " \n " ) zW\a)~ E  
) %H?B5y  
); f'ld6jt|%  
*[cCY!+Qy  
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: .4ww5k>  
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 ;e_us!Sn  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ]4B;M Ym*  
那么我们就照着这个思路来实现吧: hfJ&o7Dt  
9q0s  
x]YzVJ=Y  
template < typename Cond, typename Actor > kj|Oj+&  
class do_while v1i-O'  
  { F ]X<q uuL  
Cond cd; ;4-$C=&  
Actor act; >#n"r1  
public : !DA4q3-U>>  
template < typename T > q;R&valn  
  struct result_1  cL .z{  
  { i'CK/l.H  
  typedef int result_type; enxb pq#  
} ; gWjYS#D  
Vc(kw7  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} _fgsHx>l7  
B!<B7Q  
template < typename T > |{|B70v3Co  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R7b-/ !L  
  { OE[7fDe'  
  do 5X3JQ"z  
    { 7]So=% q  
  act(t); LTBH/[q5  
  } X)(K|[  
  while (cd(t)); V1P]pP  
  return   0 ; ?$)a[UnqX  
} <9H3d7%  
} ; Q7pCF,;  
vD2(M1Q  
:?EZ\WM7  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Lm!]m\LRZD  
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。 ox<6qW  
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。 C:&Sk\   
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。 wGMoh.GTh  
下面就是产生这个functor的类: ;*K;)C  
MZ0cZv$v!~  
= ZoNkj/^,  
template < typename Actor > D$KP>G  
class do_while_actor | J'k 9W"  
  { q%bFR[p<*  
Actor act; (Of`VT3ZOA  
public : $#%R _G]  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} p4O[X\T  
nQ'NS  
template < typename Cond > x]Nx,tt  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 2OI 0B\  
} ; 0 -M i q  
xc'uC bH  
(MqQ3ys  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 GLub5GrxR  
最后,是那个do_ 7H6Ge-u  
<:(;#&<  
d|87;;X|u  
class do_while_invoker VJA/d2Oys  
  { *EO*Gg0d  
public : 0 GFho$f  
template < typename Actor > f3vl=EA4|  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const z+M{z r  
  { l`6.(6  
  return do_while_actor < Actor > (act); 5`}za-  
} O)R}|  
} do_; $uwz` N:  
b'FTy i  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? m0 W3pf  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 lZkJ<*z#  
最后来说说怎么处理break和continue EGFP$nvq  
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。 (VkO[5j  
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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