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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda .D=#HEshk  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 zs-,Y@ZL  
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, e 7Sg-NWV  
'F1<m^  
Hc0V4NHCaL  
x;7p75Wm  
  class filler <Lle1=qQ  
  { `1 Tg8  
public : }V+&o\4  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} M7gqoJM'Q  
} ; (elkk#  
@<S'f<>g  
T< <N U"n  
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: YL4yT`*  
?I.bC   
"W}+~Sn  
h5; +5B}D  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); *; 6LX  
-,"eN}P^  
8?o{{ay  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 8L))@SA+uJ  
w (,x{Bg\  
*ul-D42!U  
^X*l&R_=R  
二. 战前分析 p!(]`N   
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。 K!G/iz9SB  
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 Kku@!lv  
wD<W'K   
%(1y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); oFu( J  
  /* --------------------------------------------- */ ub{Yg5{3S\  
vector < int *> vp( 10 ); aXD|XE%  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); fqm6Pd{:(  
/* --------------------------------------------- */ `7 J4h9K  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); I"jub kI=Z  
/* --------------------------------------------- */ WODgG@w  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); VBu6,6  
  /* --------------------------------------------- */ aFy'6c}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ]@ms jz'  
/* --------------------------------------------- */ 04E#d.o '  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 8r jiW#  
2CPh'7|l  
sGJZG  
#|}EPD9$  
看了之后,我们可以思考一些问题: yu'@gg(  
1._1, _2是什么? 5lm>~J!/^  
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。 qP[jtRIN  
2._1 = 1是在做什么? L8KMMYh[  
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。 ){i 9,u")  
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。  u+]8Sq  
s !HOrhV  
L q;=UE  
三. 动工 kAk+ Sq^n  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: cfW;gFf  
^{+_PWn  
?w"zW6U  
Mg {=(No  
template < typename T > }$'T=ay&  
class assignment h\OMWJ~  
  { @w[HXb  
T value; 0qo :M3  
public : D +9l$**a  
assignment( const T & v) : value(v) {} ~jOk?^6  
template < typename T2 > HS 1zA  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } +@yTcz  
} ; ~0gHh  
e:WKb9nT  
@avG*Mr^  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 n]WVT@  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment vF$sVu|B  
V0F&a~Q  
~fF;GtP  
iXuSFman  
  class holder H_7EK  
  { 'W J3q|o/  
public : ^/$bd4,z  
template < typename T > kt hy9<!$  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const m2PI^?|e  
  { 10e~Yc  
  return assignment < T > (t); 1ihdH1rg[  
} Wr\A ->+  
} ;  i(n BXV{  
&\M<>>IB  
Zm/I&  
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: ]9NA3U7F  
`KmM*_a  
  static holder _1; ~~3 BV,  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 xEqr3(  
:PDyc(s{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); E(Y}*.\]#s  
而不用手动写一个函数对象。 \zyvu7YA  
OOj }CZ6  
18gApRa  
96S#Q*6+R  
四. 问题分析 X< p KAO\  
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。 o0F&,|'  
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。 5TS&NefM  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 W 33MYw  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 #w# :f  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 4:Id8r zz  
?=0BU}  
五. 问题1:一致性 WBY_%RTx  
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?| 0ZJt  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 OS$^>1f"  
phqmr5s^H  
struct holder QlK]2r9  
  { 5? 1:RE(1  
  // &`Ek-b!7  
  template < typename T > FkY <I]F  
T &   operator ()( const T & r) const X_2p C|C  
  { ) i=.x+Q  
  return (T & )r; , FD RU  
}  MON]rj7  
} ; )TzQ8YpO}  
6 ly`lu9  
这样的话assignment也必须相应改动: n]fMl:77  
w j<fi  
template < typename Left, typename Right > w>h\643  
class assignment Ni-@El99  
  { g.T:72"  
Left l; 4|Ay;}X \  
Right r; #8qhl  
public : .FpeVjR''  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?I332,,q  
template < typename T2 > T43Jgk,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 6_kv~`"tZ  
} ; :pvJpu$]  
9B?-&t  
同时,holder的operator=也需要改动: _%:$sAj  
M#;"7Qg  
template < typename T > ` D={l29H  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const /m CE=  
  { o3=pxU*  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); V3<H8pL  
} CWw#0  
b ]u01T-  
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。 2nkymEPu  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 $u P'>  
db`L0JB  
return l(rhs) = r; XsbYWJdds  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 `A ^  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: :.aMhyh#*  
\2!1fN  
template < typename Tp > ;Bwg'ThT  
class constant_t 6tF_u D  
  { (rm*KD"]  
  const Tp t; M2lvD&  
public : FE,BvNBZ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} S^T ><C  
template < typename T > ]-"G:r  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const f O,5 u;  
  { 7oV$TAAf  
  return t; iR]K!j2  
} dpSNh1  
} ; =bJ7!&  
k{ ~0BK  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 TP{2q51yM  
下面就可以修改holder的operator=了 Wmc@: (n  
p(Ux]_s%  
template < typename T > +o-jMvK9  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ???`BF[|  
  { ,8 G6q_ud  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); @L?KcGD  
} "."ow|  
D$Eq~VQ  
同时也要修改assignment的operator() yc+pNC)ue_  
xM)6'= x6  
template < typename T2 > WT63ve  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ?"$Rw32  
现在代码看起来就很一致了。 V@rqC[on  
->L>`<7(  
六. 问题2:链式操作 A~}5T%qb  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ]p!)8[<  
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。 QTC!vKM  
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。 HT ."J  
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。 Q@KCODi  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct QtQbr*q@%  
l}SHR|7<  
template < typename T > 7>lM^ :A  
struct result_1 C?j:+  
  { [h63*&  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 5Mz:$5Tm  
} ; F.),|t$\  
pZz\o  
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: [ylRq7^e  
7YFEyX10d  
template < typename T > \{ve6`7Rn  
struct   ref lFl(Sww!\  
  { # /Bg5:  
typedef T & reference; Bmt^*;WY+  
} ; iD*L<9  
template < typename T > -}_1f[b  
struct   ref < T &> d}Q% I  
  { pO92cGJ8  
typedef T & reference; LU/;` In  
} ; EpH_v`  
jn(%v]  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: RdBIbm  
u4j"U6"]M  
template < typename T > _"*}8{|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 6H=gura&   
  { $*|M+ofQ  
  return l(t) = r(t); :V1j*)  
} S5V:HRj{?  
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。 >x>/}`  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 %=!] 1  
u'nQC*iJb  
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 $,P:B%]  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ?lML+  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 %&S9~E D  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 .,20_<j%=  
最后的布局是: #q 4uS~  
                Add 4*&k~0#t  
              /   \ Yt?]0i+  
            Divide   5 P0pBR_:o  
            /   \ 6$[7hlE  
          _1     3 U*b7 Pxq;  
似乎一切都解决了?不。 Z?xRSi2~7  
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。 IVY)pS"pR"  
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。 @{W"mc+  
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: R0%M9;>1  
u"4 B5D  
template < typename Right > Evd|_W-  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const hHHQmK<r  
Right & rt) const tva=DS  
  { NBHpM}1xtU  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); yzv"sd[8N  
} f ,4erTBH  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 `nKN|6o#x  
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。 ^=5x1<a9$  
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。  +IO>%  
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。 '%82pZ,?  
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。 Nte$cTjX  
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? #*:^\z_Jd  
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: $xWUzg1<U  
-]+pwZ4g  
template < class Action > &O^-,n  
class picker : public Action Z"RgqNf  
  { *~>p;*  
public : iGkysU<wcp  
picker( const Action & act) : Action(act) {} le]~Cy0  
  // all the operator overloaded x x4GP2  
} ; N#2ldY *  
nwh@F1|  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ^sB0$|DU  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 9! /kyyU  
a{.q/Tbt  
template < typename Right > I}m20|vv  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const xEk8oc  
  { u>n"FL 'e  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); A&bj l[s  
} a]T&-#c,}  
z}B 39L  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Mx$&{.LFJ  
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。 W"^=RY  
5|nc^ 12  
template < typename T >   struct picker_maker <l $ d>,  
  { X.#)CB0c1Q  
typedef picker < constant_t < T >   > result; P6R_W  
} ; RFy MRE!?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > yji[Yde;|  
  { {eV8h}KIl  
typedef picker < T > result; Yu>DgMW  
} ; Rh?bBAn8  
tw>2<zmSi%  
下面总的结构就有了: zD79M  
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。 p*&0d@'r  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ?UZt30|1  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ?)y^ [9  
至此链式操作完美实现。 +)iMJ]>  
(rd [tc  
Ca PHF@6WN  
七. 问题3 weSq |f  
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。 kB> ~Tb0  
IF|6iKCE  
template < typename T1, typename T2 > yjg&/6  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6FQi=}O1  
  { e[fOm0^.c  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 1XMR7liE  
} r~lZ8$KC  
8s@N NjV  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: [YfoQ1  
N);w~)MYh  
template < typename T1, typename T2 > wOl?(w=|  
struct result_2 WXl+w7jr  
  { )&Oc7\J,  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Y8\P"q b  
} ; /,I cs  
.mt%8GM  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? |zYOCDFf  
这个差事就留给了holder自己。 o)/Pr7Qn  
    4=xi)qF/@  
&(rWl`eTY`  
template < int Order > `X6JZxGyd  
class holder; &$F<]]&  
template <> Jpj=d@Of70  
class holder < 1 > `t&{^ a&Y"  
  { |)29"_Kk5  
public : jC9us>b  
template < typename T > yZ|"qP1  
  struct result_1 .h7s.p?  
  { o)AwM"  
  typedef T & result; s|]g@cz an  
} ; DAB9-[y+  
template < typename T1, typename T2 > [|DKBJ  
  struct result_2 \ ;npdFy  
  { ,vJt!}}  
  typedef T1 & result; HYmC3  
} ; l%0bF9\  
template < typename T > " B#|C'   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Yf w>x[#e  
  { ?m |}}a  
  return (T & )r; GQqGrUQ*}  
} 6lSz/V;  
template < typename T1, typename T2 > G^~[|a 4`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Xv8-<Ks  
  { L>1hiD&  
  return (T1 & )r1; Y$ ys4X  
} *?rWS"B  
} ; =|S%Rzsk  
3/kT'r  
template <> }}JMwT  
class holder < 2 > =?<WCR C*  
  {  `Vb  
public : ]:<! (  
template < typename T > G<;~nAo?f0  
  struct result_1 $ J`O-"M  
  { h:YD $XE  
  typedef T & result; Cbw *? 9d  
} ; 6pt_cpbR  
template < typename T1, typename T2 > n|w+08c"  
  struct result_2 mgq!)  
  { Fb5U@X/vE  
  typedef T2 & result; ~RhUg~o  
} ; GXtMX ha,  
template < typename T > &S,D;uhF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !Zz;;Z  
  { .+9hm|  
  return (T & )r; ,ks2&e  
} MtLWpi u@[  
template < typename T1, typename T2 > J D\tt-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const kQ`tY`3F  
  { uJ !&T  
  return (T2 & )r2; v= 55{  
} ^SdF\uk{?6  
} ; 2Je $SE8  
e w^(3&  
xY^sC56Z  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 "yn~axk7  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Kc/1LeAik  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: <n2@;` D  
N9e'jM>Oos  
return l(i, j) = r(i, j); q2qi~}l  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) jEc_!Q  
 +\/Q  
  return ( int & )i; NB-dlv1  
  return ( int & )j; ^|]&"OaB Z  
最后执行i = j; 1K72}Gj)ZL  
可见,参数被正确的选择了。 (o^tmH*  
z5+Pi:1w  
sZ.<:mu[  
2;}leZ@U  
p@ <Q?  
八. 中期总结 D!<F^mtl  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 44]s`QyG  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 )`u17 {  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 [);oj<  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor *Rgr4-eS  
%go2tv:|W  
o`U}u qrO  
jUe@xi s<T  
1'kO{Ge*p:  
9^gYy&+>6]  
九. 简化 48^-]};  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 -^_m(@A<~  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 !`69.v  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: mw @Pl\=  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 a)_3r]sv^  
  +-*/&|^等 e~r/!B5X  
2. 返回引用。 5{ c;I<0  
  =,各种复合赋值等 AjzTszByu  
3. 返回固定类型。 S|85g1}t  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ^Hd[+vAvR  
4. 原样返回。 ] l,BUf-O  
  operator, =|3BkmO  
5. 返回解引用的类型。 6g(;2gY  
  operator*(单目) Y.^L^ "%dF  
6. 返回地址。 N5Js.j>z  
  operator&(单目) |z-f 8$  
7. 下表访问返回类型。 Hon2;-:]{]  
  operator[] 8 Rx@_   
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 *PJH&g#Ge  
  operator<<和operator>> ?&B8:<qy;L  
f|[7LIdh-  
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。 mdi!Q1pS  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: i:lc]B  
s~M4. 06P  
template < typename Left > ?N#I2jxaD  
struct value_return ``MO5${  
  { n,N->t$i  
template < typename T > ? <?Ogq"<  
  struct result_1 XlppA3JON|  
  { g~lv/.CnA+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; v%tjZ5x  
} ; <Q[%:LD  
 3Y#Q'r?  
template < typename T1, typename T2 > `3TR`,=  
  struct result_2 iZGbNN  
  { u 3WU0Z`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; {X!vb  
} ; )CGQ}  
} ; =RoE=) 1&-  
`<XS5h h=  
}%g[1 #%(  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait xIdb9hm<  
JrP`u4f_  
下面我们来剥离functor中的operator() )g pN 5TDd  
首先operator里面的代码全是下面的形式: pdu1 kL  
.K C* (}-  
return l(t) op r(t) O=K lc+Oo  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) {^]qaQ[5N  
return op l(t) UZdnsG7  
return op l(t1, t2) u>XXKlW:  
return l(t) op ; 476t  
return l(t1, t2) op h ldZA  
return l(t)[r(t)] xP8/1wd.  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 0h-NT\m  
gtKih  
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: D*l(p5[  
单目: return f(l(t), r(t)); y?s z&*:  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ZCCCuB  
双目: return f(l(t)); dc$zW^i  
return f(l(t1, t2)); Ha v&vV  
下面就是f的实现,以operator/为例 -rDfDdT  
g=:o'W$@  
struct meta_divide #2=l\y-#  
  { ={g"cx  
template < typename T1, typename T2 > Et6j6gmif  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Ey@^gHku\  
  { |nMjv]#  
  return t1 / t2; 01(U)F\  
} ,Yag! i>;  
} ; RDps{),E;d  
k>i88^kPV  
这个工作可以让宏来做: S|tD8A  
Z%~}*F}7X  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\  ^B"LT>.[  
template < typename T1, typename T2 > \ }T_"Vg q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; W ?x~"-*  
以后可以直接用 fh#:j[R4e  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) #JUh"8N'  
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 Tv%7=P;r  
(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。。。) 8)>>EN8 R  
GcM1*)$ 4  
Z~:)hwF  
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 \Z.r Pq  
"rdpA[>L  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > FM]clC;X?  
class unary_op : public Rettype +|C@B`h  
  { :6n4i$  
    Left l; VgPlIIHh5  
public : R0t!y3r&N  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,e'r 0  
/#9P0@Y  
template < typename T > |=5zI6pT  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "8Dm7)nB  
      { lz^Vi!|p  
      return FuncType::execute(l(t)); uh\G6s!4/  
    } 5K Ij}VN  
:E W1I>}_  
    template < typename T1, typename T2 > RFM;?!S  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A6z2KVk  
      { S{llpp{E  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 1 -Z&/3T]  
    } O 0}uY:B  
} ; 8Hq4ppC  
p3_ Qx  
SX,$ $43  
同样还可以申明一个binary_op X#1WzWk '  
8kKL=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %XR(K@V  
class binary_op : public Rettype 0MpW!|E  
  { G 1{m"1M  
    Left l; :@(1~Hm  
Right r; 6TRLHL~B  
public : 2UQF:R?LQ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Zx8$M5  
OX,em Ti  
template < typename T > 5$i(f8*  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7,)E1dx -V  
      { I(UK9H{0$  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Q``1^E'  
    } OcB&6!1u  
Av.`'.b  
    template < typename T1, typename T2 > 1PVZGZxAgv  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'qVlq5.  
      { G/ si( LK  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); (YJ2- X~  
    } H2iIBGu|L  
} ; k8G4CFg}wP  
PY|zN|  
ZQ"dAR/y  
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 I484c R2.  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 HRTNIx  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Qfp4}a=  
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。 ^5Y<evjm  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 7(5d$W  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ]prw=rD  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 &$ }6:  
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) !"FEp  
下面是修改过的unary_op |>P:R4P  
sct 3|H#  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 75>%!mhM  
class unary_op qo:Zc`t(R  
  { j7d^g a-`  
Left l; xJ#O|7N  
  5X8 i=M;  
public : ?taC !{  
'h ?  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} /@Jg [na  
^G qO>1U  
template < typename T > xqdkc^b  
  struct result_1 A46dtFD{  
  { YS4"TOFw  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; =f@71D1  
} ; /?BTET  
|5(CzXR]  
template < typename T1, typename T2 > 4]}d'x&  
  struct result_2 pv4#`.m  
  { J<NpA(@^  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ZC$u8$+P  
} ; t<+>E_Xw  
alxIc.[  
template < typename T1, typename T2 > ~Y0K Wx4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U4Zx1ieCKH  
  { p%Q{Rqc)  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); a^G>|+8  
} ']Czn._  
0(C[][a*u  
template < typename T >  vWW Q/^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /:-ig .YY  
  { U e-AF#  
  return OpClass::execute(lt(t)); {y|.y~vW  
} n\7 >_  
\{(cz/]G/  
} ; >y}> 5kv  
M~X~2`fFH  
g}?39?o4  
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 8eCh5*_$  
好啦,现在才真正完美了。 amQiH!}8R  
现在在picker里面就可以这么添加了: 'mv|6Y  
_x-2tnIxXv  
template < typename Right > D41.$t[  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const '[[IalQ?  
  { Dir# [j  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); t& yuo E  
} 5s0`T]X-  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 +pv..\  
i'ZnU55=  
u9 *ic~Nh  
G=Xas"|  
cri-u E?  
十. bind lBG5~<NT  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ,S}wOjb@  
先来分析一下一段例子 u#ocx[  
mmC MsBfL  
X#W6;?Z\  
int foo( int x, int y) { return x - y;} B|>eKI  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 zYis~ +  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 R{B5{~m>W@  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 gYpFF=7j<@  
我们来写个简单的。 %~dn5t ;  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: _Fkb$NJ"]Q  
对于函数对象类的版本: us#ji i.<  
|o_ N$70  
template < typename Func > - Lsl  
struct functor_trait 3D,tnn+J  
  { Ch=jt*0  
typedef typename Func::result_type result_type; +nYF9z2  
} ; 3cH^ ,F  
对于无参数函数的版本: KrTlzbw&p\  
.%\R L/  
template < typename Ret > $-]9/Ct  
struct functor_trait < Ret ( * )() > u\K`TWb%  
  { lo7>$`Q  
typedef Ret result_type; ?+]   
} ;  L$]Y$yv  
对于单参数函数的版本: w~AO;X*Ke"  
>(gbUW  
template < typename Ret, typename V1 > B .?@VF  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 4E$6&,\  
  { ?R@u'4yK  
typedef Ret result_type; V4*/t#L/  
} ; bM,%+9oz;  
对于双参数函数的版本: Z%{`j!!p  
[Z[ p@Ux  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > oC TSV  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > LD;! s  
  { 7U)w\A;~  
typedef Ret result_type; |pT[ZT|}G  
} ; @ +>>TGC  
等等。。。 cS",Bw\  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 5n=~l[O  
wWJM./y  
template < typename Func > -+Ox/>k  
struct func_return ocj^mxh =O  
  { tY`%vI [  
template < typename T > S8e?-rC  
  struct result_1 YB9)v5Nz(  
  { kc[<5^b5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .UUT@ w?  
} ; `$] ZT>&  
\uOR1z  
template < typename T1, typename T2 > _BND{MsX  
  struct result_2 _y9NDLRs8  
  { .|LY /q\A  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9'O@8KB_  
} ; \k%j  
} ; RPTIDA))  
u0Opn=(_  
8J0#lu  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 &*qAB)* *  
ou\~^  
template < typename Func, typename aPicker > n?NUnFA  
class binder_1 {%v{iE>  
  { Yx"~_xA/u  
Func fn; J'yiVneMw  
aPicker pk; 4='/]z  
public : <xD6}h/  
j2%M-y4E  
template < typename T > (7|!%IO.  
  struct result_1 -aM7>YR  
  { \~:_ h#bW  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; X> V`)  
} ; !F)BTB7{<  
: UDh{GQ*  
template < typename T1, typename T2 > _3m\r*(vmQ  
  struct result_2 'q{d? K  
  { "IzM:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; e~G um  
} ; 6 $5SS#  
O<+x=>_  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Y-P?t+l  
xU;Q ~(  
template < typename T > K]>X31Ho  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R5r CCp  
  { l7S&s&W @  
  return fn(pk(t)); +{&++^(}a  
} I*= =I4qx  
template < typename T1, typename T2 > z?g\w6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y.WEO>   
  { 9y;8JO  
  return fn(pk(t1, t2)); 6z1>(Za7>  
} <w0$0ku  
} ; =\x(Rs3  
IUwMIHq&sW  
aeTVcq  
一目了然不是么? iR{*X E   
最后实现bind MY z\ R \  
/~_,p,:aP  
uVLKR PY  
template < typename Func, typename aPicker > 1y6{3AZm<  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) z 5IdYF?  
  { c~n:xblv  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ),U>AiF]  
} $w ,^q+  
j%Z%_{6Ds*  
2个以上参数的bind可以同理实现。 S!.H _=z%p  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 <izn B8@  
oz?pE[[tm  
十一. phoenix W< :7z  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 4w(#`'I>  
8Rd*`]@[pk  
for_each(v.begin(), v.end(), (-hGb:  
( 5c6?$v /  
do_ kTS #>uS  
[ ~cW,B}  
  cout << _1 <<   " , " =LojRY  
] P~OD d(  
.while_( -- _1), vUgMfy&  
cout << var( " \n " ) $g]'$PB  
) 0I"r*;9?K  
); hd_<J]C  
oC1Nfc+  
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: } ^n346^  
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 4{Af 3N  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 qI5`:PH%n  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ^z}$ '<D9  
5!iBKOl#D  
a X:,1^  
template < typename Cond, typename Actor > /nVGr]t_pj  
class do_while |lVoL.Z,0  
  { Q*8=^[x  
Cond cd; NaYr$`  
Actor act; MXGz_Db4'  
public : &WoS(^  
template < typename T > Kz2s{y~?  
  struct result_1 s|o+ Im  
  { 4~mmP.c  
  typedef int result_type; ^Qa!{9o[  
} ; xHi.N*~D  
m}o4Vr;"  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} y6N }R  
hSF4-Vvb  
template < typename T > _!Ir|j.A  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;A;FR3=)  
  { "vN~7%  
  do l"1at eM3  
    { QK@[ b3-h1  
  act(t); T6fm`uL&L  
  } rJ)8KY>  
  while (cd(t)); OVa38Aucr3  
  return   0 ; ZBl!7_[_  
} pkT26)aW  
} ; *_CzCl^   
xJ|_R,>.H  
0`%Ask  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). We?cRb  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 g]E>e v{`  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 CH+mzy  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 A4hbh$  
下面就是产生这个functor的类: O[<0\  
/YT _~q=:  
ERz{, >G?  
template < typename Actor > X>4qL'b:z  
class do_while_actor hmM2c15T5  
  { jltW@co2sV  
Actor act; .p$tb2%r  
public : {bD:OF  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} p^THoF'~T  
,)%$Zxng  
template < typename Cond > vG'I|OWg  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; *d mS'/  
} ; ~3,k8C"pRq  
mo  
w  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Gx/kel[Y}  
最后,是那个do_ @z1pE@7jK  
kYnp$8  
;X)b=  
class do_while_invoker o* C_9M  
  { .LA?2N  
public : ]o3K  
template < typename Actor > \zM3{{mV/  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const W2T6JFv  
  { =--oH'P=M  
  return do_while_actor < Actor > (act); x#c%+  
} y`8 bx94jB  
} do_; iTIYq0u|#R  
nC(<eL  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? =]m,7v Rq  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 EUjA-L(  
最后来说说怎么处理break和continue jSd[  
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。 E) z=85;_p  
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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