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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda '~7zeZ'  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 8$RiFD ,  
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, L?M x"  
e]dFNunFq0  
Nw"?~"bo  
;;C2t&(  
  class filler uvR l`"Y  
  { *c%{b3T_  
public : >[nR$8_J-l  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} g-ZXj4Ph!  
} ;  V_e  
RU/SJ1wM"  
I#]pk!  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 6f t6;*,  
>Y\?v-^~;  
OwNo$b]h`  
@.)[U:N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); xzFQ)t&  
[wJ\.9<Oa  
/ $s(OFbi#  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 M^ e}w!U  
5yj#9H  
OTAe#]#  
+T4}wm  
二. 战前分析 6]?W&r|0I  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 r=7!S8'  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 `}L{gssv  
)J+A2>  
~J#Z7y]p!j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  M_%c9g@x  
  /* --------------------------------------------- */ z yp3 +|  
vector < int *> vp( 10 ); iweT @P`  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); XWNo)#_3  
/* --------------------------------------------- */ 2AMb-&po&f  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); QctzIC#;k  
/* --------------------------------------------- */ 8\C][ y  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); _ShWCU-~Z  
  /* --------------------------------------------- */ <c<!|<x  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); mH\2XG8nV  
/* --------------------------------------------- */ 2}* 8( 32  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); xoGrXt9&  
] O~$|Wk  
;n|%W,b-  
&m\Uc  
看了之后,我们可以思考一些问题: oSjYp(h:  
1._1, _2是什么? 0ZLLbEfnPB  
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。 4pelIoj  
2._1 = 1是在做什么? ^K4?uABc  
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。 >vYb'%02  
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。 C(8!("tU  
^^n (s_g  
m],.w M8  
三. 动工 Bu?Qyz2O  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: E'6/@xM  
8A::q;  
jaavh6h)  
\!w |  
template < typename T > zuFPG{^\#  
class assignment p-w:l*-`  
  { yOAC<<Tzus  
T value; Mc(|+S@w'  
public : PRFl%M.H`  
assignment( const T & v) : value(v) {} wuk\__f4  
template < typename T2 > 6V@_?a-K  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } @6aJh< c  
} ; <$a-.C5  
Y}Dk>IG  
?4aW^l6/  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %q9"2] cR  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment T2tvU*[=  
Zw'050~-  
"Y4glomR[  
3-1a+7fD  
  class holder .j>MsQP#\C  
  { OA} r*Wz  
public : 23,pVo  
template < typename T > %3"U|Za+   
assignment < T >   operator = ( const T & t) const R?tjobk!  
  { + 660/ e8N  
  return assignment < T > (t); (ov&iNx  
} "!eq~/nk  
} ; 0_Elxc  
/iAhGY  
$ e,r>tgD  
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: j+q)  
cD)9EFo  
  static holder _1; H5 :,hrZY  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 WU@_aw[  
c5 AaUza  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Q"c/]Sk)  
而不用手动写一个函数对象。 \i}-Y[Dg  
N[fwd=$\#  
xirq$sEl  
L<B)BEE.  
四. 问题分析 ^Pu:&:ki  
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。 $;~YgOVZ5  
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。 P|p X F~  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 =K|#5p`  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ]l+<-  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 n\<7`,  
,S<) )  
五. 问题1:一致性 s16, *;Z  
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?| D&G?Klq  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 HD2C^V2@M  
2Qh)/=8lM  
struct holder -Lb7=98  
  { i: jB  
  // (\r^ 0>H  
  template < typename T > rwio>4=  
T &   operator ()( const T & r) const $/@  L  
  { ZJF+./vN  
  return (T & )r; `g)  
} B*Om\I  
} ; HVhd#Q;  
6%:~.ZfN  
这样的话assignment也必须相应改动: Ht/#d6cQ  
aSxDfYN=R  
template < typename Left, typename Right > #a2Z.a<V  
class assignment 3hje  
  { ?,+&NX3m  
Left l; 'jO8C2Th%  
Right r; l]Xbd{  
public : B4*y-Q.*  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} xO<%lq`  
template < typename T2 > !_~ /Y/M  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } _5(1T%K)  
} ; +xsGa{`  
HY?#r]Ryt  
同时,holder的operator=也需要改动: oOAkwc%)b  
a\oz-`ESa  
template < typename T > Z#(Y%6[u  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const #3{}(T7  
  { Q-#<{' (  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); V[]Pya|s+  
} 8O60pB;4  
E?bv<L,"  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 oSf`F1;)HQ  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 *PB/I4>{  
BS,EW  
return l(rhs) = r; &5bIM>)v  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 @Bjp7v :w  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: kdx06'4o  
DHuvHK0#  
template < typename Tp > 5} ur,0{  
class constant_t Y  9z*xS  
  { 05\0g9  
  const Tp t; }u$c*}  
public : #w\x-i|  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} JKO*bbj  
template < typename T > 5[r}'08b  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const }LQV2 hKTG  
  { &)JoB  
  return t; \*qradgx$  
}  7( Z9\  
} ; K ;]dZ8  
W/WP }QM  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 VAUd^6Xdwx  
下面就可以修改holder的operator=了 I>vU;xV\m  
ggkz fg&  
template < typename T > ?m7i7Dz   
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 2G!z/OAj  
  { 9HiyN>(  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ; lrO?sm  
} CR2.kuM0~  
G %\/[ B  
同时也要修改assignment的operator() H\E%.QIx  
?"<m{,yQI  
template < typename T2 > *zDDi(@vtK  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } /-m)  
现在代码看起来就很一致了。 c;-N RvVb  
*B{]  
六. 问题2:链式操作 0T#z"l<L  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ,_w}\'?L  
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。 *P]]7DR  
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。 .d$Q5Qae  
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。 '@w'(}3!3R  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct =OV5DmVmQ  
HINk&)FC  
template < typename T > ]q[(z  
struct result_1 gW4fwE^  
  { nhC8Tq[m  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; f<nK;  
} ; =3SJl1w1  
HkhZB^_V  
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: LjW32>B  
+|8.ymvm  
template < typename T > ZG#:3d*)  
struct   ref Vkd_&z7  
  { c9Cc%EK  
typedef T & reference; xx7&y !_  
} ; k$8Zg*)  
template < typename T > NG:4Q.G1g  
struct   ref < T &> @OUBo;/  
  { JdUdl_D z  
typedef T & reference; TgDT  
} ; +ug/%Iay{k  
9m v0}I  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: T"C.>G'[B  
omy3<6  
template < typename T > iyr8*L\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 99By.+~pX  
  { O0`ofFN  
  return l(t) = r(t); AFvv+ ss  
} 5rCJIl.  
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。 f? GoBh<  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 $ve$Sq  
i[FYR;C  
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 tSoF!@6  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: y:$qX*+9e  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 9,\AAISi  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 q+<,FdG  
最后的布局是: 4MW oGV9  
                Add fl9VokAT  
              /   \ _?'W30Dg  
            Divide   5 )^4Ljb1  
            /   \ pr4y*!|Y$  
          _1     3 -a~n_Z>_  
似乎一切都解决了?不。 ,D(Bg9C  
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。 ePv`R'#  
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。 (V'w5&f(L  
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: WS.g` %  
P_  8!Gp  
template < typename Right > N=T}  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const )8}k.t>'s  
Right & rt) const WJa7  
  { F:jtzy"  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); i!3*)-a\~`  
} -wl&~}%M  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 dV'^K%#  
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。 eX}aa0  
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。 /kRCCs8t}  
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。 }|[0FP]v  
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。 5A|d hw   
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? #Hu# #x|  
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: 0YfmAF$/B  
kX}sDvP3  
template < class Action > *mWl=J;u  
class picker : public Action gN[t  
  { J]S30&?  
public : ZHeq)5C ;f  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ycOnPTh  
  // all the operator overloaded t>*(v#WeZ  
} ; 3W#E$^G_v  
!^0vi3I  
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。 r%X M`;bQX  
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: J9j @V4  
\.sC{@5K  
template < typename Right > ;XjXv'  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const B^GMncZO  
  { ~Jw84U{$  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3K/ tB1  
} |F<iu2\  
mSZg;7DE3*  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > <u0}&/  
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。 ?vI2mr a+  
|#yT]0L%pA  
template < typename T >   struct picker_maker eK*oV}U-k  
  { K4]ZVMm/*  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 5|Z8UzL  
} ; F!/-2u5gF  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > *HGhm04F{  
  { $ #GuV'  
typedef picker < T > result; yuJ>xsM  
} ; 7w8UnPuM  
uW#s;1H.)  
下面总的结构就有了: hm0A%Js  
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。 I} +up,B]o  
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。 YTY(Et1i  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 jA^Dk$  
至此链式操作完美实现。 IqsUtWSp  
'!?t+L%gO  
59W~bWHCP  
七. 问题3 t# y,9>6  
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。  6Bcr.`  
}oSgx  
template < typename T1, typename T2 > N$C+le  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y{#*;p*I  
  { _29wQn@]  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); S+wT}_BQ  
} ~%M*@ fm  
shy[>\w  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: U@n5:d=  
z\8s |!  
template < typename T1, typename T2 > WwtVuc|  
struct result_2 wpi$-i`  
  { P6ktA-Hv>  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; LayK&RwL  
} ; 4(oU88 z  
e<a*@ P,  
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? :& :P4Y1 E  
这个差事就留给了holder自己。 -%%Xx5D  
    Sj|tR[SAoD  
EEK!'[<,sE  
template < int Order > pYr+n9)^  
class holder; zks7wt]A  
template <> t)?K@{ 9  
class holder < 1 > Y`4 LMK[]  
  { J=: \b  
public : Q^3{L\6_  
template < typename T > S&XlMu  
  struct result_1 6\I1J= C  
  { t?PqfVSq  
  typedef T & result; ScD E)r  
} ; =>evkaj  
template < typename T1, typename T2 > r7R.dD /.  
  struct result_2 =_m3 ~=Z  
  { }BL7P-km  
  typedef T1 & result; cZ)mp`^n7  
} ; &nI>`Q'  
template < typename T > Qo^(r$BD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >G%oWRk  
  { /^\E:(RH  
  return (T & )r; +r;t]  
} tCGx]\  
template < typename T1, typename T2 > &k)v/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const FkuD Gg~a  
  { V rx,'/IS8  
  return (T1 & )r1; (y&sUc9  
} d6JW"  
} ; f_xvXf:  
9Oq(` 4  
template <> |K{ d5\_  
class holder < 2 > c?. i;4yh  
  { ePJ_O~c  
public : qq<T~^  
template < typename T > (U# Oj"  
  struct result_1 $\/^O94-l  
  { 5G(dvM-n  
  typedef T & result; V.qH&FJ=l  
} ; ~I;x_0iY4  
template < typename T1, typename T2 > -Q JPJ.  
  struct result_2 v7KBYN  
  { {7]maOg>7J  
  typedef T2 & result; pmWy:0R  
} ; /J/V1dC}]D  
template < typename T > i\b^}m8c.N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const i$6rnS&C  
  { G8%VL^;O*5  
  return (T & )r; qhcx\eD:?  
} |&W4Dk n  
template < typename T1, typename T2 > _#&oQFdYR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const c(2?./\|  
  { 4Otq3s34FT  
  return (T2 & )r2; L97 ~ma  
} _xm<zy{`S  
} ; }d>.Nj#zh  
QKq4kAaJ!  
|%ZJN{!R  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 :3D6OBkB  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Sa[lYMuB  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: y?O-h1"3,  
DbFe;3  
return l(i, j) = r(i, j); 6jgP/~hP>N  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) "9QZX[J|*  
\~+b&  
  return ( int & )i; 8OV =;aM?{  
  return ( int & )j; G6W|l2P!  
最后执行i = j; PLz+%L;{  
可见,参数被正确的选择了。 K\fD';  
Y%0rji  
")vtS}Ekt  
/!?Tv8TPp  
;|?_C8  
八. 中期总结 @{_X@Wv4iV  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 4;AQ12<[1  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 O< /b]<[  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ^p9V5o  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Tsb}\  
N wNxO  
\7*|u  
UF-'(  
fKr_u<|  
c*E7nc)u  
九. 简化 \mJR^t  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ~1}fL 1~5  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 j$/#2%OVN  
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: $t}W,?   
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 (}>)X]  
  +-*/&|^等 x4wTQ$*1  
2. 返回引用。 wEX<[#a-  
  =,各种复合赋值等 MaY_*[  
3. 返回固定类型。 0uW)&>W  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) U YJ>L  
4. 原样返回。 +}?%w|8||s  
  operator, @sZ7Ka  
5. 返回解引用的类型。 X@tA+   
  operator*(单目) I(7iD. ^:  
6. 返回地址。 RHNAHw9  
  operator&(单目) t1mG]  
7. 下表访问返回类型。 u t4:LHF  
  operator[] xZ`vcS(  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 bCC &5b  
  operator<<和operator>> *WJK&  
p"~@q}3  
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。 Vq`/]&  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: p=> +3  
cQThpgha  
template < typename Left > O{\<Izm`D  
struct value_return VBDb K|  
  { <D)@;A  
template < typename T > o&@y^<UQ  
  struct result_1 <bg6k .s  
  { {Ke IYjE  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; +$(y2F7|u-  
} ; wA/!A$v(  
uuD2O )v  
template < typename T1, typename T2 > \I4Uj.'> \  
  struct result_2 W?E,"z  
  { y_q1Y70i2r  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ;R2A>f~  
} ; .-& =\}^2l  
} ; Hmhsb2`\  
Y:m8UnT  
z2,NWmP|w  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Vraz}JV  
<b _K*]Z  
下面我们来剥离functor中的operator() sg}<()  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ,%xat`d3,3  
N2[jBy8M  
return l(t) op r(t) bDh4p]lm  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) C Q iHk  
return op l(t) UukY9n];]  
return op l(t1, t2) noa+h<vGb  
return l(t) op r1RM7y  
return l(t1, t2) op awQGu,<N  
return l(t)[r(t)] ze5#6Vzd&  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] !-%%94Q  
*nHMQ/uf  
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: FoZI0p?L)9  
单目: return f(l(t), r(t)); l>s@&%;Mg  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); |90/tNe  
双目: return f(l(t)); }>621L3 -  
return f(l(t1, t2)); +N2ILE8[<  
下面就是f的实现,以operator/为例 g@/}SJh/>  
TEj"G7]1$A  
struct meta_divide -*T0Cl.  
  { KZAF9   
template < typename T1, typename T2 > c3PA<q[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) <)sL8G9Y  
  { *(]ZdB_2  
  return t1 / t2; `}$bJCSF.n  
} Jx`7W1%T  
} ; <KCyXU*  
ubVZEsoW?  
这个工作可以让宏来做: K g.O2F77  
`0q=Z],  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 7z/O#Fbs  
template < typename T1, typename T2 > \ 4:b'VHW.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; @PQd6%@  
以后可以直接用 tk8\,!9Q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) L@Qvj-5e  
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 ?pd /cj^  
(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。。。) CMv8n@ry  
sP% b? 6  
Q:y'G9b  
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 =9p3^:S  
4_'BoU4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Wy/h"R\=  
class unary_op : public Rettype l4iklg3  
  { ]8Xip/uE  
    Left l; mC(YO y  
public : [[';Hi^  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} aZtM _  
V joVC$ZX  
template < typename T > oY; C[X  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {9XNh[NbP  
      { "}-S%v`)z  
      return FuncType::execute(l(t)); @" umY-1f  
    } ]TcQGW@'  
[io|qLr}\  
    template < typename T1, typename T2 > :B7U),T  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #!#s7^%K&  
      { @+y,E-YTdV  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); m] -cRf)9  
    } 3r,Kt&2$  
} ; V 7ZGT  
JZ:yPvJ  
GWWaH+F[h  
同样还可以申明一个binary_op H(M{hfa|  
m"'`$/_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +~y>22Zfg  
class binary_op : public Rettype ,LmP >Q.  
  { ~0?B  
    Left l; 6mIK[Qnp  
Right r; PqF&[M<)  
public : /J&DYxl":  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} dq'f >S z}  
;mwnAO  
template < typename T > %p&y/^=0I  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zf^|H% ~^  
      { /Ah&d@b  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ^kz(/c/?  
    } L$kB(Brw  
SZR`uS  
    template < typename T1, typename T2 > ###>0(n  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QH,(iX6RY  
      { o?a3hD  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); "QiLu=Rq  
    } [9NrPm3d  
} ; 0 ?gHRdU"  
L2~'Z'q  
T"gk^.  
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 a1_o  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 \[*q~95$v  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) apfr>L3  
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。  vP? T  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ~gNFcJuy  
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。。。 {0-rnSjC  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 x)eoz2E1  
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) YV@efPy}n  
下面是修改过的unary_op B##X94aTT  
Z;RUxe|<k  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > JAXD\StC  
class unary_op DGS,iRLnA  
  { qE]e+S?57a  
Left l; V@ O)7ND  
  M:iH7K  
public : e6jA4X+a  
|(PS bu  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,_,*I/o>B  
(hQi {  
template < typename T > Z|ZB6gP>h1  
  struct result_1 e+{lf*"3  
  { =]/<Kd}A.  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; B<,7!:.II  
} ; kOq8zYU|  
>s0![coz  
template < typename T1, typename T2 > i27)c)\BM  
  struct result_2 b`^Q ':^A  
  { :g^ mg-8  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; TOS'|xQ  
} ; dh&> E  
K4YD}[  
template < typename T1, typename T2 > 7v0AG:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =oI6yf&8 Z  
  { n+YUG  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ecQ,DOX|b  
} 10OkrNQ  
uKvdL "  
template < typename T > PiCGZybCA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D3P/: 4  
  { t4/ye>P &  
  return OpClass::execute(lt(t)); gw[Eu>I  
} n^O!93a  
,u)jZ7  
} ; H6|eUU[&  
=adHP|S  
ftl?x'P%  
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 M6Np!0G  
好啦,现在才真正完美了。 FU>KiBV#  
现在在picker里面就可以这么添加了: -)}Z $;1a  
`.3@Ki~$#  
template < typename Right > /7:+.#Ag`  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const fmc\Li  
  { 5$N#=i`V  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); e3~{l~ Rb  
} hh*('n>[  
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。 h& }iH  
i.`n^R;N  
150-'Q  
N fG9a~  
$uyx  
十. bind '=#fELMW  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 U"+W)rUd  
先来分析一下一段例子 P R3Arfle  
1# z@D(  
@|Yn~PwKs  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ka8Y+Gs  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 b.@4yW  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 m_@XoS yxI  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 cBZEyy&  
我们来写个简单的。 >$E;."a  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: g<.Is V  
对于函数对象类的版本: ci$J?a  
Ef28  
template < typename Func > *KY:U&*  
struct functor_trait jnT Tj l  
  { }zQgS8PQH  
typedef typename Func::result_type result_type; 3,6f}:CG  
} ; ::$W .!Uv  
对于无参数函数的版本: gD4vV'|  
6L$KMYHE  
template < typename Ret > 4"(rZWv  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Dd pcov  
  { ,p#B5Dif/  
typedef Ret result_type; ,I x>.^|  
} ; /w(g:e  
对于单参数函数的版本: {tY1$}R  
kmc"`Ogotw  
template < typename Ret, typename V1 > Y7r;}^+WY  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > LR>s2zu-  
  { !U m9ceK  
typedef Ret result_type; vCn~- Q  
} ; W!|l_/L'   
对于双参数函数的版本: xxG>Leml  
ex.^V sf_  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > lm*C:e)4A  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ./<giTR:p  
  { TCK#bJ  
typedef Ret result_type; {]iM5?  
} ;  zj$Ve  
等等。。。 I/zI\PP,  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy #@ F   
RLO<5L  
template < typename Func > @cQ |`  
struct func_return 1I%niQv5t  
  { L+lX$k  
template < typename T > %r@:7/  
  struct result_1 z"*3p8N  
  { u63Q<P<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; As??_=>4  
} ; \SBAk h  
vvLzUxV  
template < typename T1, typename T2 >  `ghNS  
  struct result_2 !>WW(n07Ma  
  { H{uR+&<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ,nWZJ&B  
} ; P!!:p2fo  
} ; JHuA}f{2&  
r@Xh8 r;  
lr[&*v?h  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 gu1n0N`b  
!N/?b^y  
template < typename Func, typename aPicker > 0IQ|`C.  
class binder_1 KcM+ 8W\  
  { a fB?js6  
Func fn; [9Hrpo]tU:  
aPicker pk; %htbEKWR  
public : <U}25AR  
KssIoP   
template < typename T > Pu}PE-b  
  struct result_1 fK{Z{)D  
  { s5ILl wr  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; F~3 &@TWi  
} ; 5IP@_GV|  
R4XcWx*pQ  
template < typename T1, typename T2 > 5 HN,y  
  struct result_2 T'7x,8&2|  
  { R7Ns5s3X  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \r}*<CRr6  
} ; ;nb>IL  
GFZx[*+%%z  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} bQwiJ`B&  
\V*E:_w*  
template < typename T > _m1WY7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^ |>)H  
  { [jF\"#A  
  return fn(pk(t)); {ZgycMS  
} P,n:u'Iwy  
template < typename T1, typename T2 > 9z(h8H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cWa> rUsF  
  { }J:WbIr0!  
  return fn(pk(t1, t2)); [~ |e:  
} gR{.0e  
} ; q?oJ=]m"  
7 P]Sc   
+e) RT<  
一目了然不是么? dYhLk2  
最后实现bind mWU*}-M  
0Y\7A  
=Y5*J#  
template < typename Func, typename aPicker > .w)T2(  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) XXZ$^W&  
  { ~{s7(^ P  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); I[I]C9D  
} zyFbu=d|O:  
eC-nV)]I9  
2个以上参数的bind可以同理实现。 sJYs{Wm  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 JOx""R8T5  
P C  
十一. phoenix Ps{}SZn  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: N+NS\Y5  
%i`YJ  
for_each(v.begin(), v.end(), Dz&<6#L<  
( q,eXH8 x  
do_ (?zZvW8  
[ lb`2a3W/  
  cout << _1 <<   " , " y8\4TjS1  
] V~qlg1h  
.while_( -- _1), &MF%zJ6  
cout << var( " \n " ) 5P <  F  
) {~:F1J~=  
); VUGVIy.  
5>[ j^g+@  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: >a1 ovKF  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor AT,?dxP J  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 t2vo;,^euL  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Ic&Jhw;]z  
#-u?+Nk/  
S#, E)h/  
template < typename Cond, typename Actor > f<G:}I  
class do_while )haHI)xR  
  { `=f1rXhI+1  
Cond cd; '|N9xL m  
Actor act; dCH(N_  
public : Gu136XiX  
template < typename T > Qws#v}xF  
  struct result_1 k`Ifd:V.y  
  { G!IJ#|D:~  
  typedef int result_type; awa$o  
} ; >|So`C3:e  
EJ3R{^  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} afa7'l=^i  
D>Ph))QI  
template < typename T > IT0*~WMZ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $:MO/Su z{  
  { Sud5F4S  
  do K%"cVqb2V  
    { 0UT2sM$  
  act(t); y:8*!}fR  
  } .J3Dk=/  
  while (cd(t)); a<K@rgQ  
  return   0 ; f<0nj?  
} ~8G<Nw4*\  
} ; -!]dU`:(X  
nY<hfqof  
MM%c   
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ?(CMm%(8  
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。 3#H x^H  
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。 @rVBL<!o,  
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。 `&yUU2W  
下面就是产生这个functor的类: 3QrYH @7zx  
X pd^^  
ii@O&g  
template < typename Actor > DOm5azO!>  
class do_while_actor (_ElM>  
  { U8(Rye$  
Actor act; [UHDN:y  
public : cHMS[.=;  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Y+tXWN"8  
nUvxO `2  
template < typename Cond > b%<i&YY#  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 7=ZB?@bU~  
} ; NwdA@"YQ|  
8PV`4=,OI  
<99Xg_e  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 X|7Y|0o  
最后,是那个do_ 5E/z.5 q  
`MtPua\_  
O`hOVHD Q  
class do_while_invoker jo4*,B1x  
  { _KkLH\1g$  
public : V4OhdcW{  
template < typename Actor > /*bS~7f1  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const QMfa~TH#p  
  { [S/]Vk|4  
  return do_while_actor < Actor > (act); ]64mSB  
} *_z5Pa`A  
} do_; NVMhbpX6  
DT@6Q.  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 5u\si4BL{  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Wb"*9q06  
最后来说说怎么处理break和continue !#nlWX :~  
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。 p_jDnb#  
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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