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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda `p b5*h6r!  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Wz4&7KYY  
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, ,;?S\V  
=gfI!w  
?"#%SKm  
YJg,B\z}  
  class filler 0~wF3BgV  
  { n+@F`]K e  
public : (&|_quP7O  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} &AVpLf:?  
} ; {t"+ 3zy'  
Oa;X +  
EN{]Qb06A  
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: )#|<w9uec  
4(}J.-B  
D(p\0V  
'7wd$rl  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ih,%i4<}6m  
ah @uUHB  
bNFLO Q  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 taGU  
g4`Kp; }&'  
UJ-?k &j,  
IK,|5]*Ar  
二. 战前分析 D|Iur W1f  
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。 gqXS~K9t  
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 6S6f\gAM  
j'[m:/  
^ -FX  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); gBT2)2]  
  /* --------------------------------------------- */ 7n]65].t  
vector < int *> vp( 10 ); I;5R2" 3  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 8[r9HC  
/* --------------------------------------------- */ g  %K>  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); [7(-T?_  
/* --------------------------------------------- */ vZ/6\Cz  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); }X GEX:1K  
  /* --------------------------------------------- */ 3nT Z)L }  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); lis/`B\x  
/* --------------------------------------------- */ *  tCS  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); h)~=Dm  
 Qk!;M |  
 +`7KSwa  
!O\;Nua  
看了之后,我们可以思考一些问题: N#lDW~e'  
1._1, _2是什么? '$4O!YI9@  
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。 e%8|<g+n6  
2._1 = 1是在做什么? DD" $1o"  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 0 a]/%y3V  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 z <mK>$  
`1{N=!U(&  
&//wSlL3  
三. 动工 E_KCNn-f  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: UAR5^  
qE'9QQ>:b  
e8YMX&0%  
m<L;  
template < typename T > 6wco&7   
class assignment 98 8]}{w  
  { | mu+9   
T value; aP'"G^F   
public : |ZodlYF  
assignment( const T & v) : value(v) {} n wI!O  
template < typename T2 > BpX6aAx  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } n|GaV  
} ; TO%dw^{_`  
hhoEb(BA  
f+rz|(6vs{  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 4f(Kt,0  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 6} FO[  
x0 d~i!d  
9qS"uj  
uKgZ$-'  
  class holder lL]y~u  
  { 4&/j|9=X  
public : ]|<w\\^A  
template < typename T > d #jK=:eK  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Z|RY2P>E  
  { Xf)|Pu  
  return assignment < T > (t); iH^z:%dP  
} -,K!  
} ; &3J@BMYp  
drs B/  
-W,}rcj*|  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 9&RFO$WH  
29XL$v],  
  static holder _1; hzk6rYg1  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 nQ|r"|g  
`9k0Gd  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0Z{j>=$  
而不用手动写一个函数对象。 <F11m(  
!n6wWl  
sg E-`#  
s+:=I e  
四. 问题分析 =2w4C_  
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。 pm{|?R  
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。 r! Ay :r  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Y.^=]-n,  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 dMR3)CO  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 /%lZu^  
 |W<+U  
五. 问题1:一致性 pRSOYTebP  
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?| t4?DpE  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 dg4vc][  
Vf(6!iRP@  
struct holder l }XU 59  
  { Z$J#|  
  // vM_:&j_?``  
  template < typename T > 0a"igq9t  
T &   operator ()( const T & r) const xC C:BO`pw  
  { u4Em%:Xj  
  return (T & )r; <3,<\ub  
} b,8{ X<  
} ; qC'{;ko  
VY)s+Bx  
这样的话assignment也必须相应改动: 2Pc%fuC  
vFEQ7 qI  
template < typename Left, typename Right > /  g 2b  
class assignment .jMq  
  { A<;SnXm  
Left l; gk`zA  
Right r; +**!@uY  
public : .5  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %,ngRYxT#  
template < typename T2 > Le%Z V%,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } F:mq'<Q  
} ; 0Ia($.1mY  
7t.!lh5G%  
同时,holder的operator=也需要改动: ,]b~t0|B  
ZoArQ(YFy  
template < typename T > h;3cd0  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ytNO*XoR  
  { &HSq(te  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); !Ra*)b "  
} =~p>`nV  
}`+B=h-dW  
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。 ``E/m<r:$  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 }<'5 z qS  
E@Ad'_H  
return l(rhs) = r; .KdyJ6o  
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。 s=[h?kB  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ,!U=|c"k)  
U!Ek'  
template < typename Tp > |^@dFOz  
class constant_t ul*Qt}  
  { "O(9m.CZ  
  const Tp t; }pJwj  
public : "1, pHR-+R  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 0T46sm r  
template < typename T > 'fPdpnJ<  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const T9s2bC.z55  
  { @g G<le6  
  return t; ur$l Z0  
} yV^s,P1  
} ; t'ZWc\  
H<1WbM:w  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 S6[v;{xJ  
下面就可以修改holder的operator=了 >|;aIa@9  
MeUaTJFEB  
template < typename T > ?mlNL/:  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const xC tmXo  
  { E }ZJ)V7  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); A2|Ud_  
} RVeEkv[qp  
_/O25% l  
同时也要修改assignment的operator() Ge<nxl<Bd  
Bp@v,)8*  
template < typename T2 > a+Ac[>  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } : >>@rF ,  
现在代码看起来就很一致了。 -+O 9<3ly  
`:axzCrCfR  
六. 问题2:链式操作 NB<A>baL*  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 2+X\}s1vN  
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。 *E{2J:`  
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。 \_B[{e7z  
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。 %RDI!e<e}  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Qca&E`~Q  
7NJhRz`_  
template < typename T > R+CM`4CD  
struct result_1 O|w J)  
  { KIWe@e  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; %dY<=x#b  
} ; xNbPsoK  
&iV,W4  
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: o^ XtU5SVq  
[]D@Q+1  
template < typename T > 2p " WTd  
struct   ref p/h Rk<K6  
  { 5L!y-3  
typedef T & reference; tToTxf~  
} ; ,TFIG^Dvq  
template < typename T > `]W| 8M  
struct   ref < T &> |6< p(i7  
  { L`24 ?Y{  
typedef T & reference; J_;o|gqX  
} ; ? YG)I;(  
|iwP:C^\mJ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: _]:z \TDn  
#_u~/jhX  
template < typename T > Hhh0T>gi  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const KRA/MQ^7~U  
  { BT(CM,bp  
  return l(t) = r(t); rOVVL%@QqJ  
} s)pbS}L  
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。 Sm5H_m!  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ' MxrQ;|S  
,S!azN=  
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 O6OP =K!t:  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: F|!){=   
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 VX1-JxY  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 \P6$mh\T  
最后的布局是: L+i(TM=  
                Add /~<@*-'  
              /   \ |)*fRL,  
            Divide   5 q*9!,!e  
            /   \ LSRk7'0  
          _1     3 o !U 6?  
似乎一切都解决了?不。 7"C$pm6  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 j}C}:\-fY  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Ct>GYk$  
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: ){b@}13cF  
HZ:6zH   
template < typename Right > g?ULWeZg5  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const &oX>* 6L  
Right & rt) const ^cuc.g)c$?  
  { )h)]SF}  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (}2~<   
} bR)(H%I  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 .*)2SNH  
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。 1|jt"Hz  
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。 ?pd8w#O  
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。 :\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。 $\U 4hHOo  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? c-0#w=  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 55fC~J<  
^=-y%kp"  
template < class Action > Sb82}$sO  
class picker : public Action K9up:.{QQ  
  { Qr{E[6  
public : $F5 b  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Nb'''W-iu  
  // all the operator overloaded L}pt)w*V1j  
} ; \}|o1Xh2  
@P?~KW6<|  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 e-EUf  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: "9Q40w\  
Z '7  
template < typename Right > mrF58Uq;A  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const I<6P;  
  { )`(p9@,V  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2|*JSU.I  
} }*S `qW;B  
[UWd W  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > %#xaA'? [  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 2$ze= /l  
9~/J35  
template < typename T >   struct picker_maker <"my^  
  { R[hzMU}KB  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 4J/}]Dr5  
} ; 4?q <e*W  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > >]vlkA(  
  { 2OVRf0.R~  
typedef picker < T > result; waj0"u^#  
} ; =E#%'/ A;c  
2KYw}j|5  
下面总的结构就有了: sW'2+|3"  
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。 +Z !)^j  
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。 ;"~ fZ2$U  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 x#xFh0CA  
至此链式操作完美实现。 :Ra,Eu  
=*c7i]@}  
.7avpOfz  
七. 问题3 A#J`;5!Sc  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 lHPd"3HDK  
f\sQO&  
template < typename T1, typename T2 > Ssou  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dQA'($  
  { !u[eaLxV  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); +b3RkkC  
} &&8IU;J  
b((M)Gz  
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: {CGUL|y  
2Ay* kmW  
template < typename T1, typename T2 > tnN.:%mZ  
struct result_2 nz=G lO'[  
  { wc}5m Hs  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; E%,^Yvh/  
} ; FE (ev 9@  
"AsKlKz{B  
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? # Oc] @  
这个差事就留给了holder自己。 j2StXq3  
    7` zHX&-W  
?IqQ-C)6D  
template < int Order > pS'FI@.'{  
class holder; Y4`}y-'d  
template <> jZ~n[ f+Q  
class holder < 1 > 2q=AEv/  
  { g+Sbl  
public : <oT^A|JFj  
template < typename T > 1AM!8VR2  
  struct result_1 JP!~,mdS  
  { UU;(rS/  
  typedef T & result; J\:R|KaP<p  
} ; 7WkB>cn  
template < typename T1, typename T2 > V k  K  
  struct result_2 ^cP!\E-^  
  { ;Q OBBF3HG  
  typedef T1 & result; 9.gXzP H  
} ; 4~Vx3gEV:  
template < typename T > =JK@z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %,}A@H ,  
  { 8QLj["   
  return (T & )r; C'.L20qW  
} Bn#?zI  
template < typename T1, typename T2 > * K D I}B>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Oj3.q#)`Z  
  { {GK;63`1  
  return (T1 & )r1; +eK"-u~K  
} e.7EU  
} ; IEsEdw]aZE  
M/>7pZW  
template <> hKLCJ#T  
class holder < 2 > |,gc_G  
  { RI 5yF  
public : dJeNbVd  
template < typename T > `.~N4+SP  
  struct result_1 Rg\z<wPBG  
  { 6}[I2F_^  
  typedef T & result; :cem,#(=  
} ; la0BiLzb]  
template < typename T1, typename T2 > ([T>.s  
  struct result_2 "d#Y}@*~o  
  { lT(WD}OS  
  typedef T2 & result; V@e?#iz  
} ; LrM=*R h,O  
template < typename T > DCIxRPw  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const oTU!R ,  
  { jnKWZ/R  
  return (T & )r; y&q*maa[  
} Fq~yL!#!  
template < typename T1, typename T2 > ,Ys %:>?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ZRh~`yy  
  { eL10Q(;P`  
  return (T2 & )r2; 3G,Oba[$<  
} [YF>:ydk  
} ; nBjqTud  
[R(`W#W  
Y!~49<;  
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> >。 $+8cc\fq  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Pk{_(ybaY  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: =9y[1t  
LSa,1{  
return l(i, j) = r(i, j); p4.wh|n  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Se :.4<  
2,$8icM  
  return ( int & )i; Cc+t}"^  
  return ( int & )j; l2zFKCGF(  
最后执行i = j; @Owb?(6?  
可见,参数被正确的选择了。 we~[] \  
:q$.,EZ4#n  
V)Z}En["1  
>Wm `v.-  
j"ThEx0  
八. 中期总结 Y;dz,}re  
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: 2iY3Lsna  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 [YRz*5   
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 #|Y5,a ,{  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ][gq#Vx@  
\\r)Ue]  
2Nu=/tMN  
"Gfh,e  
q+H%)kF  
1L%CJ+Q#0i  
九. 简化 8 ##-EN;ag  
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。 #a/5SZP Z\  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 wa<MRt W=  
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: I WTwz!+  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 lGV0 *Cji  
  +-*/&|^等 /f:dv?!km  
2. 返回引用。 6Z>FTz_  
  =,各种复合赋值等 A>vBQN  
3. 返回固定类型。 UldXYtGe  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 2 Wt> Mi  
4. 原样返回。 "9ZID-~]  
  operator, $? m9")  
5. 返回解引用的类型。 rXmn7;B}g  
  operator*(单目) *]ly0nP  
6. 返回地址。 y?[ v=j*U  
  operator&(单目) <{dVKf,e  
7. 下表访问返回类型。 r@72|:,  
  operator[] "Q}#^h]F  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ^ZvWR%  
  operator<<和operator>> sv: 9clJ  
nno}e/zqf  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 6LOnU~l,  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: &vo--V1|  
9v;Vv0k_  
template < typename Left > Od)Uv1  
struct value_return qW$<U3u}  
  { F f$L|  
template < typename T > b(*!$EB  
  struct result_1 ?x$"+,  
  { i2@VB6]?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; fV &KM*W*@  
} ; *"+=K,#D  
v6=RY<l"m  
template < typename T1, typename T2 > RHaI~jb  
  struct result_2 _D+}q_  
  { )#BMTKA^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; &v$rn#l  
} ; (_niMQtF}  
} ; \a5U8shc  
w,.+IV$Kk  
@G BxL*e  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Sc>,lIM  
bV(Y`g  
下面我们来剥离functor中的operator() ujDd1Bxf?  
首先operator里面的代码全是下面的形式: C\S3Gs  
T_i:}ul  
return l(t) op r(t) $*SW8'],`  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) AJf4_+He  
return op l(t) 00G%gQXk,  
return op l(t1, t2) S/}2;\Xm  
return l(t) op gwOa$f%O  
return l(t1, t2) op GQt8p[!  
return l(t)[r(t)] gD,1 06%  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] -9%:ilX~  
H2&@shOOQJ  
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: LM$W*  
单目: return f(l(t), r(t)); 9 8j>1 "8  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~T ]m>A!  
双目: return f(l(t)); 88VZR&v   
return f(l(t1, t2)); VeGL)  
下面就是f的实现,以operator/为例 aDq5C-MzG  
y[`l3;u:'  
struct meta_divide _a5d?Q9Z  
  { pf%=h |  
template < typename T1, typename T2 > !g?|9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) `s"'r !  
  { _4rFEYz$d  
  return t1 / t2; '[U8}z3  
} {\S+#W\  
} ; >/:" D$  
JI?rL  
这个工作可以让宏来做: I, -hf=-  
VLS0XKI)  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ;Yx)tWQI  
template < typename T1, typename T2 > \ 8}c$XmCM  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ?{\nf7Y  
以后可以直接用 E%+Dl=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Ky|88~}:C9  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 8I-u2Y$Sr  
(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。。。) u\E?Y[1  
Usr@uI#{J  
TkE 8D n  
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 ST2.:v;lb  
@Py/K /  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6FUw"|\u{  
class unary_op : public Rettype N96jJk  
  { ~Fe${2   
    Left l; g'p K  
public : +1Vjw'P  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} CAWA3fcQp  
iocI:b <  
template < typename T > c;%_EN%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wmk *h-  
      { >NqYyW,%  
      return FuncType::execute(l(t)); Ot:CPm@  
    } Vx(B{5>Vu  
RSr %n1  
    template < typename T1, typename T2 > I[=j&rK`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l/BLUl~z  
      { Jpj}@,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); b^ L \>3  
    } pwO>h>ik  
} ; CEXyrs<  
3b*cU}go  
=7-9[{  
同样还可以申明一个binary_op e8y;.D[2  
~hZ"2$(0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > oE<`VY|  
class binary_op : public Rettype Wc,_RN-  
  { *7*lE"$p  
    Left l; y#>,+a#5  
Right r; LG-y]4a}  
public : wQv'8A_}  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ie;]/v a  
R#xCkl-  
template < typename T > UQ8M~x5$3%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cnSJ{T  
      { sqla}~CiX  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 'HT7_$?*  
    } P.6nA^hXB  
rJPb 3F  
    template < typename T1, typename T2 > #?5 (o  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @*}D$}aR'V  
      { bQE};wM,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); k xP-,MD  
    } uJOJ-5}yt  
} ; (H)2s Y  
pR `>b 3  
EzDk}uKY0R  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 r9X?PA0f  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Ae mDJ8Y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) J+[_Wd  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 "nZ*{uv  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! wyp|qIS;  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ) u3 Zm  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 0*%Z's\M"  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) iDMJicW!+F  
下面是修改过的unary_op :r%P.60H X  
nNrPHNfqD  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ~ }F{vm  
class unary_op  =Qh\D  
  { NXwz$}}Pp  
Left l; W4hbK9y  
  Z&0'a  
public : 8'~[pMn`  
UjaK&K+M?  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Dpvk\t  
#6ri-n  
template < typename T > Uh7v@YMC  
  struct result_1 m6n?bEl6I  
  { wm]^3q I2  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; MG[o%I96  
} ; Vm%1> '&  
$P>`m$(8  
template < typename T1, typename T2 > ${+ @gJ+S  
  struct result_2 7#@cz5Su  
  { S?RN?1  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; cj+ FRG~u  
} ; i%ZW3MrY~  
9&upu jVS  
template < typename T1, typename T2 > f&}k^>N#3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +SsK21f"r  
  { |o,8V p  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); +#GQ,  
} k:JrHBKv\  
k9$K}  
template < typename T > Mzsfo;kk+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =3q/F7-  
  { mu?Eco`~  
  return OpClass::execute(lt(t)); )p T?/ J  
} rrQQZ5fhb  
VS9`{  
} ; 3BB%Z 6F  
D!.[q-<  
()K " c#  
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 dlJbI}-v=  
好啦,现在才真正完美了。 Y3r%B9~  
现在在picker里面就可以这么添加了: 2rmSo&3@s  
M>&%(4K  
template < typename Right > T _sTC)&a  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const B+[A]dgS  
  { 8aO~/i:(.  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); s_x:T<]  
} @7n/Q(  
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。 @kk4]:,w  
ojQI7 Uhw  
{LX.iH9}l  
 Mu2  
Sl-v W  
十. bind ,oaw0Vw  
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。 z74in8]  
先来分析一下一段例子 ~vXaqCX  
4D[ '^q  
ZQ)>s>-  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Yu?95qktP  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 <,3^|$c%  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 %6L^2 X  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 b8LoIY*  
我们来写个简单的。 @?=|Y  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 1U^A56CN  
对于函数对象类的版本: YhOlxON  
S|apw7C  
template < typename Func > m>4ahue$  
struct functor_trait q6_u@:3u  
  { JL\w_v  
typedef typename Func::result_type result_type; 5m?8yT}  
} ; 8'<-:KG  
对于无参数函数的版本: )t$,e2FY  
@fs`=lL/  
template < typename Ret > A3B56K  
struct functor_trait < Ret ( * )() > vk*=4}:  
  { *H?!;u=8  
typedef Ret result_type; Gp4A.\7  
} ; N5]0/,I}  
对于单参数函数的版本: IX*idcxR  
XK|R8rhg8`  
template < typename Ret, typename V1 > Zm=(+ f  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > mjWU0Gh%*  
  { 2Yp7  
typedef Ret result_type; {]E+~%Va  
} ; e&>;*$)  
对于双参数函数的版本: )K,F]fc+O  
3pK*~VK  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > L:_bg8eD#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > u:m]CPz  
  { Z9575CI<  
typedef Ret result_type; 9:`(Q3Ei  
} ; 7<%<Ff@^)O  
等等。。。 (T!9SU  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy .C2TQ:B,.  
kGd<5vCs  
template < typename Func > iXj o[Rz^C  
struct func_return OfctoPP _0  
  { usEwm,b)  
template < typename T > 0PU8 #2pR  
  struct result_1 ([-|}  
  { Z^]|o<.<I  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; DyeQJ7p  
} ; @J5Jpt*IE  
uq, { tV  
template < typename T1, typename T2 > = M]iIWQ@`  
  struct result_2 UB 6mqjPK  
  { K'X2dG*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; A5i:x$ww  
} ; ~zSCg|"r  
} ; s3]?8hXd  
-1ce<nN  
]u4Hk?j~<  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 K_2|_MLlZ  
EL8NZ%:v:  
template < typename Func, typename aPicker > E<C&Cjz:H  
class binder_1 U Z|HJ8_  
  { dbOdq  
Func fn; FXzFHU/dP  
aPicker pk; :6zG7qES3  
public : %{/%mJoX  
xdf82)  
template < typename T > NzU,va N  
  struct result_1 qf=1?=l291  
  { O~59FuL  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,Z{d.[$  
} ; dn }`i  
rg{9UVj  
template < typename T1, typename T2 >  ?p(/_@  
  struct result_2 5v?;PX  
  { ynw5-aS3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  )$`wIp  
} ; [@Q_(LQ-U  
TQ{Han!  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} }|5 V RJA  
-T&.kYqnb$  
template < typename T > jS+AGE?5e  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s/7 A7![  
  { d3W0-INL  
  return fn(pk(t)); K]j0_~3s  
} txcf=)@>V  
template < typename T1, typename T2 > g8w2Vz2/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )ZBY* lk9  
  { YKE46q;J  
  return fn(pk(t1, t2)); ^2$ lJ  
} ^=:9)CNw(  
} ; -jn WZ5.  
x5QaM.+=J  
'0\@McU]  
一目了然不是么? Pt&(npjN,  
最后实现bind 4'6`Ll|iq  
o99pHW(E  
^)?d6nI  
template < typename Func, typename aPicker > >0dv+8Mn  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) M/q E2L[y  
  { ^{xeij/  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); .[Ap=UYI>  
} +=]!P#  
@FC"nM  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ' j6gG  
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。 FJ %  
OKi\zS  
十一. phoenix vTaJqEE  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: $b<6y/"  
=xsTDjH>  
for_each(v.begin(), v.end(), ovwQ2TuK  
( ?[& 2o|  
do_ u$D*tqxG  
[ (u]N  
  cout << _1 <<   " , " MB%Q WU  
] \~ BDm  
.while_( -- _1), f8SL3+v  
cout << var( " \n " ) xGU(n _Y  
) 4n %?YQ[t  
); !q-f9E4`  
eL4NB$Fb  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: q~@]W=  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor I+!:K|^  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 "Tm[t?FMbe  
那么我们就照着这个思路来实现吧: #U*_1P0h  
qim 'dp:  
`xz<>g9e  
template < typename Cond, typename Actor > TZt jbD>B  
class do_while 4J?t_)  
  { <,AS8^$X[  
Cond cd; #/NS&_Ge0s  
Actor act; h'$QC )P  
public : (ZL sB{r^  
template < typename T > w=|GJ 0  
  struct result_1 wHIj<"2  
  { V97,1`  
  typedef int result_type; [w\9as/ E  
} ; mKT>,M  
sz @p_Z/  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} :K ~  
H33i*][H  
template < typename T > Ne $"g[uFU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?=VOD#)  
  { p~.8\bI=  
  do q %0Cg=  
    { hky;CD~$  
  act(t); S!PzLTc  
  } +dBz`W D  
  while (cd(t)); '+ xu#R  
  return   0 ; [xh*"wT#g  
} 8vuCc=  
} ; saU]`w_Z*  
OEPa|rb  
-k(CJ5H9  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). sz-- 27es  
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。 ^'p|!`:  
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。 A~Xq,BxCV  
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。 zZiJ 9 e  
下面就是产生这个functor的类: m=Q[\.Ra  
<*t4D-os  
U!XS;a)  
template < typename Actor > kD) $2I?  
class do_while_actor }pa9%BQI  
  { 4d_s%n?C  
Actor act; l;sy0S"DO]  
public : Bm\qxQ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} _5MNMV LwW  
\v6 M:KR5/  
template < typename Cond > )RYG%  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; bS >0DU   
} ; 5'w^@Rs5  
/%4_-Cpm  
c9j*n;Q  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 N~g :Wf!  
最后,是那个do_ BZb]SoAL  
s4%(>Q  
rdnRBFt   
class do_while_invoker CSV;+,Vv  
  { +,50q N:%[  
public : {B*W\[ns  
template < typename Actor > 0F#>CmD  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 4f~["[*ea  
  { ES<{4<Kpx  
  return do_while_actor < Actor > (act); W>M~Sk$v  
} VD4C::J  
} do_; O:#+%  
M=xQ=j?  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? vG^#Sfgtw  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 hF3&i=;.  
最后来说说怎么处理break和continue j5 Un1  
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。 >)_ojDO  
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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