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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ]} D^?g^  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 vrRbUwL!  
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, = NHE_ 4/p  
rF9|xgFK  
C5}c?=#bdf  
6`K R  
  class filler ,2t|(V*"&  
  { Ban@$uf  
public : yyp0GV.x  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ?vmu,y  
} ; SM57bN  
}ufzlHD  
8Zj=:;  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: N>R\,n|I  
t>hoXn^-  
5yOIwzr&Uu  
eAU0 8gM.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); fQW1&lFT  
se|>P=/  
1M1|Wp  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 [HRry2#s  
\a<7DTV  
e"Y ( 7<  
:;Lt~:0b~  
二. 战前分析 2C6o?*RjyY  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 myq@X(K  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 s$%t*T2J>  
Ro}7ERA  
~]sj.>P  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); FEC`dSTI  
  /* --------------------------------------------- */ ^T?zR7r  
vector < int *> vp( 10 ); csh@C ckC8  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); lN(|EI  
/* --------------------------------------------- */ z3n273W>6  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); hgYi ,e  
/* --------------------------------------------- */ 0V RV. Ml  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); a&^HvXO(>(  
  /* --------------------------------------------- */ ro&/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); a+HGlj 2>  
/* --------------------------------------------- */ EZ,Tc ;f=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 'CQ~ZV5  
iXoEdt)  
{GH0> 1&  
1K* `i(  
看了之后,我们可以思考一些问题: Zz,j,w0 Z  
1._1, _2是什么? d}RU-uiW  
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。 O]-)?y/  
2._1 = 1是在做什么? #EG W76 f  
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。 dd+hX$,  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 H{)DI(,Y^P  
YkN0,6  
^Z |WD!>`  
三. 动工 &i(\g7%U  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: }WowgY  
c-jE1y<  
{PGiNY%q  
u=6LPwiI  
template < typename T > Y)O88C  
class assignment ugu|?z*dI  
  { k)3b0T@b  
T value; x?"+Or.h  
public : &@v&5EXOw  
assignment( const T & v) : value(v) {} ut*sx9l  
template < typename T2 > g=gM}`X%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ]|xfKDu  
} ; AjYvYMA&  
`{oFdvL~)  
5cUz^ >  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 \ u*R6z  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment [ML|, kq!  
;aj4V<@  
.OM^@V~T  
op2<~v0?  
  class holder >;K!yI?0  
  { "Wb>y*S   
public : @<TC+M5!  
template < typename T > M?S&@\}c  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const im-XP@<  
  { g1H$wU3eu  
  return assignment < T > (t); LJgGX,Kp  
} v:IpZ;^  
} ; iW?z2%#  
qg06*$%  
ip+?k<]z  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: yC:C  
qNuBK6E#4  
  static holder _1; I.6 qA *  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 , 3&D A  
Q)/oU\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); WvoJ^{\4N*  
而不用手动写一个函数对象。 R:5uZAx  
1F' x$~ZI  
8C=8Wjm  
gq7l>vT.  
四. 问题分析 ;u?L>(b  
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。 A4tb>O M  
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。 oazY?E]}3  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 'Q dDXw5o  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ii5dTimRJ  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 iw{rns  
BhzcimC)  
五. 问题1:一致性 LOEiV  
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?| >^~W'etX|  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 9 gc0Ri[4m  
)i^ S:2  
struct holder 5F78)q u6N  
  { D &Bdl5g  
  // zHX7%x,Cq  
  template < typename T > h]vu BHJ}  
T &   operator ()( const T & r) const "oT&KW   
  { &?H`MCv t  
  return (T & )r; adtgNwg  
} %BwvA_T'Q  
} ; M,vCAZ  
WkMB  
这样的话assignment也必须相应改动: 7P bwCRg  
TtWWq5X|  
template < typename Left, typename Right > >sGiDK @  
class assignment "rnVPHnQR  
  { W|L#Q/ RX  
Left l; r'<!wp@  
Right r; 3kavzB[  
public : v05$"Ig  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ++!'6! l  
template < typename T2 > 0i>>CvAl}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } <xlyk/  
} ; Tl L,dPM  
FL[,?RU?2  
同时,holder的operator=也需要改动: >aAsUL5W  
\'6%Ld5km  
template < typename T > 9>6?tb"f*H  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ?$6(@>`f&t  
  { ] 1s6=  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Xd@ d$  
} .k"unclT0  
,: Ij@u>)  
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。 K*P:FCz  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 )@],0yL  
&S=xSs:q.  
return l(rhs) = r; >{{0odBF  
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。 P>hR${KE  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Hy b_> n  
fp?/Dg"49.  
template < typename Tp > R9-Uoc/  
class constant_t 9*S9~  
  { 5i-VnG  
  const Tp t; ig^x%!;  
public : ! JauMR  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} UmLBoy&*  
template < typename T > : j`4nXm  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const kA/yL]m^S  
  { :{ Lihe~\  
  return t; ^g=j`f[T  
} I`nC\%g  
} ; >W6?!ue_  
skF}_  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 fuT Bh6w&  
下面就可以修改holder的operator=了 - WQ)rz  
/<k]mY cu  
template < typename T > +ZR>ul-c  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ojx2[a\  
  { ~{ucr#]C  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); FK @Gd)(  
} Mu@(^zW  
WJ/X`?k  
同时也要修改assignment的operator() K}vYE7n:  
4t 0p!IxG  
template < typename T2 > M9.FtQhK/  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } i,mZg+;w  
现在代码看起来就很一致了。 'yR\%#s6  
qb$M.-\ne  
六. 问题2:链式操作 $U"pdf  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 J; N\q  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 L]E.TvM1*  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 oxug  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 L|p+;ex  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct EUby QL  
P1&Irwb`  
template < typename T > O f]/tdPp  
struct result_1 sZ0)f!aH:_  
  { 47)\\n_\z  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; +o]J0Gu  
} ; N j:W6? A  
= O|}R  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: q}C;~nMD  
!$p E=~1C  
template < typename T > %zN~%mJG  
struct   ref ^fP5@T*f  
  { ir~4\G!  
typedef T & reference; |(=b  
} ; $XcuU sG  
template < typename T > G_ #MXFWt  
struct   ref < T &> a&Me#H{  
  { }[y_Fr0  
typedef T & reference; l)f 2T@bHl  
} ; bZ}T;!U?I  
w3M F62:  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: h#Z~x  
cvC 7#i[G  
template < typename T > @[#)zO  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const t')%; N  
  { >VJ"e`  
  return l(t) = r(t); QO %;%p*  
} ,L; y>::1  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 nnTiu,2R  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 A3|X`X  
qmtH0I7)  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Y?%=6S  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: f%yNq6l  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 (8(P12l  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 <m*j1|^{t  
最后的布局是: `We?j7O  
                Add 6 )lWuY]e  
              /   \ 'OU`$K7n  
            Divide   5 S_;m+Ytg  
            /   \ \*Z:w3;r  
          _1     3 5k;}I|rg%  
似乎一切都解决了?不。 NYeL1h)l  
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。 dvLL~VP  
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。 =00 sB  
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: _Nf%x1m5s  
=(Y+u  
template < typename Right > [f?x ,W~  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 0y%s\,PsT  
Right & rt) const S~B{G T\M  
  { Zbf~E {  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,Y@4d79  
} IO"q4(&;P4  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 G1:"Gxja  
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。 ZeH=]G4Zv7  
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。 ^2nH6,LPS  
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。 %-an\.a.  
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。 q*}$1 zb  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? B-wF1! Jv  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: L(}/W~En  
4 ;^  
template < class Action > h5lngw  
class picker : public Action #KDN  
  { tdNAR|  
public : Vg7BK%  
picker( const Action & act) : Action(act) {} {*X|)nr  
  // all the operator overloaded < fYcON  
} ; fz rH}^  
:MGIp%3  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 =/ 19 -Y:  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: }ok'd=M  
[jTZxH<  
template < typename Right > )Mh5q&ow  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const {"_V,HmEF+  
  { ]:Pkh./  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1n#{c5T  
} )H{OqZZYD  
;pG5zRe  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > <<&SyP  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 cUwR6I9  
{<Xl57w-Q  
template < typename T >   struct picker_maker ZFtN~Tg  
  { h_B  nQZ\  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Efu/v<  
} ; .8XkB<[wb  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > P UC:Pl77  
  { ;W3c|5CE  
typedef picker < T > result; 6\x/Z=}L  
} ; c1 1?Kq  
\7Fp@ .S3  
下面总的结构就有了: 5oR)  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 C <H$}f  
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。 :!fU+2$`^(  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 W\O.[7JP  
至此链式操作完美实现。 aL/7xa  
6G:7r [  
l?KP /0`  
七. 问题3 $Q`\-  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 VW:Voc  
\n-.gG  
template < typename T1, typename T2 > 2lxA/.f  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Rc}#4pM8  
  { L7N>p4h]Xj  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Bb7Vf7>  
} gh% Q9Ni-  
UM. Se(kS  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: @Z89cTO  
Kp[5"N8  
template < typename T1, typename T2 > BUXlHh%<R  
struct result_2 -_f-j  
  { ! ;R}=  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; G.qjw]Llf  
} ; J:\O .F#Fi  
7/bF0 4~%  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? *!,k`=.([#  
这个差事就留给了holder自己。 @XH@i+ {B  
    Gk)6ljL  
,DCrhk  
template < int Order > Olr'n% }  
class holder; VKy3tW/_&  
template <> SKVQ !^o  
class holder < 1 > `'ak/%Krh  
  { ]F4|@+\9  
public : Y~U WUF%aK  
template < typename T > nW]T-!  
  struct result_1 ?d)FYB  
  { RY~m Q  
  typedef T & result; wfM|3GS+.  
} ; dEfP272M  
template < typename T1, typename T2 > [UB]vPXm$  
  struct result_2 M"8?XD%  
  { / 16 r_l  
  typedef T1 & result; cFoeyI#v  
} ; bJL,pe+u  
template < typename T > B &)wJG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;z9U_  
  { e_llW(*l8^  
  return (T & )r; #G("Oh  
} jC'Diu4|Q  
template < typename T1, typename T2 > y9 K'(/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "SV/'0  
  { jo"zd b  
  return (T1 & )r1; nc:K!7:  
} #|6M*;lN|  
} ; t8Giv89{  
3EyVoS6D  
template <> cN| gaL  
class holder < 2 > BSg 3  
  { :BUr8%l  
public : ExSy/^4f  
template < typename T > JjHQn=3AJ  
  struct result_1 ?YnB:z*eV  
  { Edl .R}&1  
  typedef T & result; 6{2 9cX.  
} ; \C`2z]V%  
template < typename T1, typename T2 > t,qz%J&a  
  struct result_2 4M>EQF&  
  { Y^'mBM#j  
  typedef T2 & result; XI5q>cd\Sz  
} ; m"~),QwF9  
template < typename T > ptTp63+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const BtKbX)R$J  
  { t ZA%^Y  
  return (T & )r; Ce_l\J8G  
} 3$ BYfI3H  
template < typename T1, typename T2 > j8ag}%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const zG~nRt{4  
  { KOD%>+vG$  
  return (T2 & )r2; Wq*W+7=.  
} FMAt6HfU  
} ; qZX\riR  
vFsl]|<;8  
^-K ~y  
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> >。  t/a  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: t<znz6  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ASaNac-3  
tN&X1  
return l(i, j) = r(i, j); * v u  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) "@ @Z{  
]PZ\N~T  
  return ( int & )i; qr?RU .W  
  return ( int & )j; C8 "FTH'  
最后执行i = j; T :X A  
可见,参数被正确的选择了。 >FReGiK$T  
q%MLj./?[  
$(;0;!t.  
,%,.c^-  
9C\@10D  
八. 中期总结 i,y7R?-K  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: KgEfhO$W  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 4 UnN~  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。  ehQ~+x  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor @'FOM  
/7Ft1f  
IJofbuzw:  
Nrk/_0^  
Eb9{  
hB-<GGcO <  
九. 简化 M}`G}*  
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。 b "5WsJ:'#  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 `Qo}4nuRs  
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: @]B 7(j<'R  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 <k-hRs2d  
  +-*/&|^等 Ozs&YZ  
2. 返回引用。 >A1;!kGE#  
  =,各种复合赋值等 @8V~&yqq  
3. 返回固定类型。 gR8vF  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) L@8C t  
4. 原样返回。  WfkP  
  operator, X1Y+ao1)  
5. 返回解引用的类型。 $Z4IPs  
  operator*(单目) `i3fC&?C  
6. 返回地址。 CFiO+p&  
  operator&(单目) @3I/57u<  
7. 下表访问返回类型。 \k*h& :$  
  operator[] lcEin*Oc  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Y,s@FGI2  
  operator<<和operator>>  7VAet  
Zcxj.F(,  
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。 KZ/ 2#`  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 1IV R4:a  
} OAH/BW  
template < typename Left > g+M& _n  
struct value_return ,SSq4  
  { R%^AW2   
template < typename T > S#^-VZ~U4x  
  struct result_1 LkIbvJCV  
  { [5QbE$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; nN!R!tJPa  
} ; VNWa3`w  
b0R{cj=<[  
template < typename T1, typename T2 > E>O1dPZcM  
  struct result_2 PU^@BZ_m  
  { P(Ve' wOaf  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; n ^_B0Rkv  
} ; UJ6zgsD1b?  
} ; ${)s ~[  
DU1\K  
P0XVR_TJf  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait b#E!wMClS  
+K03yphZr  
下面我们来剥离functor中的operator() `d. 4 L.],  
首先operator里面的代码全是下面的形式: LjMhPzCp  
|!H@{o  
return l(t) op r(t) }?XNA.Wz  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) keL!;q|r-)  
return op l(t) ?tFsSU  
return op l(t1, t2) .q9wyVi7GI  
return l(t) op ~Y'j8W  
return l(t1, t2) op >PMLjXK  
return l(t)[r(t)] 5WG:m'$$  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 9V( esveq  
?br4 wl  
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: [u}2xsSx  
单目: return f(l(t), r(t)); &%`Y>\@f  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); /f) #CR0$  
双目: return f(l(t)); It3.  
return f(l(t1, t2));  = ~^  
下面就是f的实现,以operator/为例 MJ0UZxnl  
(YH/#n1"{  
struct meta_divide (GI]Uyn  
  { Y+'522er  
template < typename T1, typename T2 > ,7nA:0P  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) #Do#e {=+  
  { Jdp@3mP  
  return t1 / t2; o:"^@3  
} k=):>}  
} ; ?sm@lDZ\  
S2*ER  
这个工作可以让宏来做: auT'ATW7i  
yCOIv!/zy  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ s;4r)9Uvx  
template < typename T1, typename T2 > \ VPqMbr"L[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; zS+_6s  
以后可以直接用 R x.]m0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) {f<\`  
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 K JX@?1"  
(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。。。) e<[0H 8  
OGqsQ  
OlF5~VAbfb  
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 v9R"dc]0h  
[#-!&>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =j{r95)|u  
class unary_op : public Rettype b&1-tYV  
  { <m3or  
    Left l; /)E'%/"A  
public : du k:: |{F  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} KGoHn6jM  
l`A4)8Y@  
template < typename T > ,t=12R]>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,dO$R.h  
      { )mbRG9P  
      return FuncType::execute(l(t)); XU19+mW=P  
    } J%n{R60b  
SS/t8Y4W  
    template < typename T1, typename T2 > SJdi*>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r9d dVD  
      { t@O4 !mFH  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 9M$N>[og  
    } ko%B`  
} ; $ZOKB9QccC  
(66DKG   
1KtPq,  
同样还可以申明一个binary_op (ATCP#lF  
8 K/o/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > mC}!;`$8p  
class binary_op : public Rettype >7^+ag~&  
  { r!7e:p JLO  
    Left l; /NDuAjp[@  
Right r; [Ifhh2  
public : 8xEOR!\!`k  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;y{VdT  
:9Vd=M6,  
template < typename T > +e6c4Tw/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;dh8|ujh  
      { \O7Vo<B&D  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); "<J%@  
    } 0u"/7OU  
VI (;8  
    template < typename T1, typename T2 > ]O;Hlty(g  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8{GRrwQ>  
      { 23;e/Qr  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); BOQeP/>  
    } _2,eS[wP  
} ; <?I s~[2  
u70-HFI@  
[8K+  zT5  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 v8`)h<:W?  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Twj?SV  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) M5Twulz/w  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 'C9H6)Zq)  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! oYG].PC  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 gAY%VFBP0  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 dTV:/QM  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) O(( kv|X4  
下面是修改过的unary_op `=0J:  
~',}]_'oR-  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > I'[hvp  
class unary_op z]YP  
  { zTa>MzH1-;  
Left l; 5w#*JK   
  '%m0@5|hCD  
public : DJ9;{,gm  
N+vU@)_lC  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0KF)+`CC>  
,ZYj8^gF  
template < typename T > #89h}mp'  
  struct result_1 Bn"r;pqWiT  
  { [wM<J$=2  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; m7XJe[O  
} ; Qjj:r~l  
yt&eY6Xp  
template < typename T1, typename T2 > P'Fy,fNg  
  struct result_2 hao0_9q+  
  { 8O]U&A@  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4nhe *ip  
} ; #&1Y!kbdd  
LaE;{jY  
template < typename T1, typename T2 > vl@t4\@3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1 ]@}+H  
  { 9 @yP;{Q  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); c#G]3vTdE  
} ^/W 7Xd(s  
tH:K6^oR  
template < typename T > }eX_p6bBw  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X*~NE\  
  { @Y>3-,o,S  
  return OpClass::execute(lt(t)); +fhyw{  
} |7Q8WjCQ{m  
R0<ka[+  
} ; n;"4`6L~  
z#!xqIg0  
4:}`X  
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 QD:0iD?  
好啦,现在才真正完美了。 xLZQ\2q  
现在在picker里面就可以这么添加了: lxK_+fj q  
yvxC/Jo4  
template < typename Right > 6QRfju'  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const =3=KoH/'  
  { zJMKgw,i*  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); l\^q7cXG  
} LeW.uh3.  
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。 qD\%8l.]Z  
lq@Vb{Z  
AEwb'  
4(4JQ(5  
=tcPYYD  
十. bind *eXO?6f%s^  
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。 ^c]Sl  
先来分析一下一段例子 2LYd # !i  
ZZC= 7FB  
dW7dMx  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Z-<v5aF  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 YeJ95\jf  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 g]xZ^M+  
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。 6\,^MI  
我们来写个简单的。 ) WIlj  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: FbM5Bqv  
对于函数对象类的版本: ^@L[0Z`  
U8-9^}DBA  
template < typename Func > ~+>M,LfK  
struct functor_trait wZa;cg.-q  
  { (r[<g*+3  
typedef typename Func::result_type result_type; U>;itHW/  
} ; ?<frU ,{  
对于无参数函数的版本: T *t$   
-R'p^cMA  
template < typename Ret > 7IJb$af:;  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 3r em"M  
  { 29ft!R>[  
typedef Ret result_type; YY!(/<VI  
} ; _ga!TQ:  
对于单参数函数的版本: :e@JESlLf  
R~*Y@_oD  
template < typename Ret, typename V1 > r-YQsu&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > G P1>h.J  
  { a`pY&xq::  
typedef Ret result_type; eZHzo  
} ; <Awx:lw.  
对于双参数函数的版本: 0K3FH&.%  
~vl:Tb  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > QrA8 KSLC  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > e3>Re![_.  
  { -N\{QX1Yd  
typedef Ret result_type; K[sM)_I  
} ; ?XOeMI  
等等。。。 T %a]3  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy j|G-9E  
oZCi_g 5i  
template < typename Func > a3c4#'c|D  
struct func_return nnGA_7-t  
  { .`'SL''c  
template < typename T > Bhq(bV  
  struct result_1 @I"Aet'XV  
  {  ,O~2 R  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; C-Fp)Zs{0  
} ; $Qy(ed  
8]?1gDS|9O  
template < typename T1, typename T2 > f[}SS]d:E  
  struct result_2 M.8!BB7\8e  
  { w|nVK9.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; EhFhL4Xdn  
} ; l.)N  
} ; Ba+OoS  
BWPYHWW}E  
NUnP'X=J,  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 a+~o: 5  
lwg.'<  
template < typename Func, typename aPicker > ;W+-x] O  
class binder_1 Z],"<[E  
  { _5m }g!  
Func fn; b/K&8C,c  
aPicker pk; ai`:HhE  
public : =!CuCV7$1O  
2@&|hd=-  
template < typename T > nIi_4=Z  
  struct result_1 QNJG}Upl  
  { Uqpvj90sw  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0&nF Vsz  
} ; 654%X(:q  
;Z`)*TRp4  
template < typename T1, typename T2 > kTk?[BK  
  struct result_2 H);'\]_'x  
  { <C>i~ <`d  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _(z"l"l=$  
} ; R]Yhuo9,&n  
Azle ;\l`  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} .-|O"H$  
5?fk;Q9+\  
template < typename T > _N:h&uw  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LuqaGy}>-  
  { IB6]Wj  
  return fn(pk(t)); ;?o C=c  
} Km nr }Lp9  
template < typename T1, typename T2 > Ii,:+o%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /< :; ^B  
  { "QF083$  
  return fn(pk(t1, t2)); W^N"y &  
} +i>q;=~  
} ; @ubz?5  
\fz j fZ1n  
5VTbW   
一目了然不是么? []]3"n  
最后实现bind g7P1]CZ}  
|:#mw 1  
E nvs[YZe  
template < typename Func, typename aPicker > f5a](&  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Xp~]kRm9  
  { ;gMh]$|"  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); "P{&UwMmh  
} u .2sB6}  
W$JA4O>b  
2个以上参数的bind可以同理实现。  B~NC  
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。 ~/U0S.C  
dc>y7$2  
十一. phoenix itF+6wv~  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ?W n(ciO  
:65HMWy.  
for_each(v.begin(), v.end(), W*<]`U_.  
( <C$<(Dw5  
do_ jyGVbno`  
[ 2 QmUg  
  cout << _1 <<   " , " ]p!J]YV ]0  
] i4I0oRp  
.while_( -- _1), v/czW\z  
cout << var( " \n " ) fI1;&{f   
) Du>HF;Fv  
); 3I5WDuq  
QRlzGRueR&  
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: Ng"vBycy  
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 i-?zwVmn  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 @;6}xO2  
那么我们就照着这个思路来实现吧: y2R=%EFh6  
re!8nuBsA  
]CZLaID~  
template < typename Cond, typename Actor > vVYduvw  
class do_while +_eb*Z`5o  
  { pNlisS  
Cond cd; ^JtHTLHL=  
Actor act; Y*k<NeDyn  
public : lAk1ncx  
template < typename T > i'wF>EBz  
  struct result_1 ?X'* p<`  
  { ?i~/gjp  
  typedef int result_type; }BJ1#<  
} ; 5Mr;6 ]I<  
S7a6ntei  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 2]9<%-=S  
U_- K6:tr  
template < typename T > kkBU<L2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2Nkn C>9(\  
  { @'*#]YU8  
  do y.:-  
    { Yd;r8rN  
  act(t); q=Yerp3~  
  } AfN   
  while (cd(t)); f^4*.~cB  
  return   0 ; d5y2Y/QO  
} C[nr>   
} ; ~Ls I<z  
-^H5z+"^  
~{YgM/c|dt  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). xD# I&.  
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。 o'7ju~0L  
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。 #L.}CzAz  
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。 !2| `aa  
下面就是产生这个functor的类: kA<r:/  
?ev G=S4>  
0juIkN#  
template < typename Actor > )m8>w6"  
class do_while_actor rp#*uV9;  
  { X&s\_jQ  
Actor act; a{HgIQg_>R  
public : &H1D!N  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} H}V*<mg w  
$Q?G*@y  
template < typename Cond > Zfv(\SI  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 0Eu$-)  
} ; DD 5EHJR  
%]0U60  
MD4 j~q\ g  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 1IQOl  
最后,是那个do_ rg^\BUa-W,  
z %3"d0  
= )l:^+q  
class do_while_invoker "!Oh#Vf  
  { DUKmwKM"k  
public : UUf1T@-  
template < typename Actor > aE+$&_>ef  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const .cS,T<$  
  { 0aTbzOn&  
  return do_while_actor < Actor > (act); G\N"rG=  
} SE9u2Jk  
} do_; @GZa:(  
~oA9+mT5  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? m2uML*&O5K  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 8N* -2/P&  
最后来说说怎么处理break和continue 5rA!VES T  
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。 wu!_BCIy  
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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