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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda @iWql*K;m  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 59A@~;.F  
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, H,bYzWsrPo  
Pb 4%" 9`  
jHBzZ!<  
uH7 $/  
  class filler 99j^<)  
  { Y -%g5  
public : OBp<A+a  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} lcR53X  
} ; XC"]/ y  
ltRvNXx+]  
5]D"y Ay81  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: w7aC=B/{?i  
BM9J/24  
Khp`KPxz%  
OP>rEUtj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); YBb%D  
`IL''eJug_  
_P9T h#UAg  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ,)-7f|  
j_ i/h "  
(|H1zO  
|t](4  
二. 战前分析 Dg(882#_  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 d/oxRzk'L  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 =s3f{0G  
Z<+Ipj&  
+ q@kRQY;n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8Ac5K!  
  /* --------------------------------------------- */ DMO8~5  
vector < int *> vp( 10 ); eaSf[!24"  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); )w\E^  
/* --------------------------------------------- */ !##OQ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); "\0&1C(G  
/* --------------------------------------------- */ 1C) l) pV  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); kaybi 0  
  /* --------------------------------------------- */ 5k/Y7+*?E  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); lxsBXXZg  
/* --------------------------------------------- */ aLzRbRv  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); VsLlPw{  
]!l]^/ .  
;.Dm?J0  
F/1B>2$`  
看了之后,我们可以思考一些问题: )q#1C]7m*  
1._1, _2是什么? xB.h#x>_`  
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。 dG5p`N %  
2._1 = 1是在做什么? Hqsj5j2i  
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。 w'uI~t4  
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。 '#JC 6#X   
jvGGIb"&1  
EtVRnI@  
三. 动工 =2-!ay:  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Q#+y}pOLP  
k.UQT^.  
~cHpA;x9<^  
/"$A?}V  
template < typename T > Ns3k(j16  
class assignment ShFC@)<lJ  
  { u7L!&/6On  
T value; fcDiYJC*  
public : ji'NR  
assignment( const T & v) : value(v) {} 8HL$y-F  
template < typename T2 > Q[5j5vry  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ^o;f~6#17  
} ; 1^F !X=  
55aJ =T  
u;-_%?  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 k5s8s@  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment SEf:u  
V_)G=#6Dy  
2>bTcud>  
EMe3Xb `  
  class holder .TI =3*`G  
  { ? zFeP6C  
public : .O h4b5  
template < typename T > HLD8W8  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const dCbRlW  
  { M|HW$8V3_2  
  return assignment < T > (t); r8]y1 Om<  
} |@Cx%aEKU  
} ; Rv-`6eyAA  
k PuY[~i%  
YU*u!  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: T4 :UJj}  
<FaF67[Q  
  static holder _1; ]j=Eof%Rc  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 yJyovfJz.  
4Z'/dI`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); blUnAu o~  
而不用手动写一个函数对象。 :TPT]q d@  
8[PD`*w  
r)4GH%+?fv  
?%QWpKO7X  
四. 问题分析 [UP-BX(  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 D'F j"&LK  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 IjshxNk  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 nM=5L:d  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 IdHyd Y1  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 9A7LDHst7  
Q sXy(w#F  
五. 问题1:一致性 jV}tjwq  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| E~4d6~s  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 BXzn-S  
x/<eY<Vgm?  
struct holder `FJ2 ?  
  { Rhfx  
  // e$vvmbK.  
  template < typename T > Ba8 s  
T &   operator ()( const T & r) const 5 R*  
  { I`% ]1{  
  return (T & )r; 3 |se]~  
} D  ,U#z  
} ; =ws iC'  
cZb5h 9  
这样的话assignment也必须相应改动: uV|%idC  
[iO*t, 3@h  
template < typename Left, typename Right > N I*x):bx  
class assignment QEC4!$L^  
  { ?q*,,+'0  
Left l; :j<ij]rsI  
Right r; _aaQ1A`p  
public : 4#MPD  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} j#f7-nHyz8  
template < typename T2 > +";<Kd-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } [( O*W  
} ; a,/wqX  
=O.%)|  
同时,holder的operator=也需要改动: +YX *.dW  
F7"v}K]X  
template < typename T > [_X.Equ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const N!Q~?/!d  
  { QnZ7e#@UP  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Z'<I Is:J  
} {0~xv@ U  
bT8 ?(Iu  
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。 + lNAog  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 TIIwq H+h.  
3 {OZdl|  
return l(rhs) = r; |PaVb4j  
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。 D8O&`!mf  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: U#mrbW  
T1_qAz+  
template < typename Tp > c`M ,KXott  
class constant_t d^:(-2l-  
  { G,-x+e"  
  const Tp t; Be4n\c.  
public : O Bp&64  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} }~bx==SF6!  
template < typename T > 8j^3_lD  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 9C"d7--  
  { CY?19Ak-xd  
  return t; |WUm;o4E`U  
} 6<`tb)_2~  
} ; #*v:.0%  
bmd3fJb`r  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 h;RKF\U:"  
下面就可以修改holder的operator=了 `U6bI`l  
g>&b&X&Y_  
template < typename T > -6yFE- X/  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const XT<{J8 0z  
  { JZom#A. dt  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 4/+P7.}ea-  
} R;3Tyn+  
kfQi}D'a  
同时也要修改assignment的operator() %.mHV7c)%  
Xt%>XP  
template < typename T2 > {T(z@0Xu  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } j%TcW!D-_  
现在代码看起来就很一致了。 Ip&Q'"HYj  
TD"w@jBA  
六. 问题2:链式操作 <}z, !w8  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 m! H7;S-(  
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。 o?]g  
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。 o0`|r+E\  
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。 n+94./Mh  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct q#|,4( Z  
uNS ]n}  
template < typename T > NUjo5.7  
struct result_1 ??g`c=R!V  
  { u''~nSR3&  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; )<8f3;qd  
} ; *j/[5J0'M  
D$$,T.'u  
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: <RPy   
0oU;Cmw.  
template < typename T > e/nc[  
struct   ref _=d X01  
  {  b :J$  
typedef T & reference; c=Y8R/G<  
} ; hq[RU&\  
template < typename T > vi-mn)L6#  
struct   ref < T &> SeX:A)*ez%  
  { >Vl8ZQ8  
typedef T & reference; @2eV^eO9  
} ; 1p]Z9$Y  
@w]z"UCwV@  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ++ZtL\h{7  
)VoQ/ch<  
template < typename T > ]Y%U5\$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const fNllF,8}  
  { sM0o,l(5  
  return l(t) = r(t); QTKN6P  
} }?vVJm'  
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。 LsGu-Y 5^  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 x-3!sf@  
w\PCBY=  
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 gJv;{;%  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 057$b!A-a  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 HGJfj*JH  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 V`;$Ua;y  
最后的布局是: ; D a[jFP  
                Add :(o6^%x  
              /   \ RX DPT  
            Divide   5 ~BJ~]~0P`  
            /   \ _s> ZY0  
          _1     3 _ o-lNt+  
似乎一切都解决了?不。 n$S`NNO{]  
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。 vKCgtk  
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。 lxvRF93a.  
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: V7qc9Gd@I  
9^5D28y  
template < typename Right > D#?jddr-  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const :1O1I2L0  
Right & rt) const ,*w  
  { _P]!J~$5  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); w_sA8B  
}  KOQ9K  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 =:;KY uTr  
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。 '\iWp?`$  
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。 cIIt ;q[  
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。 1p[Z`m*9  
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。 @/ m|T]'8  
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<?Huw4R0  
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: Lk-%I?  
[v!TQwMU  
template < class Action > Y^(Sc4 W  
class picker : public Action c T!L+z g  
  { u?>]C6$  
public : Q6|~ks+Y  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ,z1fiq  
  // all the operator overloaded {D(_"  
} ; c&o|I4|Y,  
HcrI3v|6  
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。 -p:X]Ov  
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: u*<G20~A  
CX8tTbuFl  
template < typename Right > %qM3IVPK)q  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const nv9kl Q@  
  { )/hb9+S  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); r95l.v  
} >9S@:?^&q>  
H9^DlIv('  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 1f"LAs`%  
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。 Uv-xP(X  
UO& p2   
template < typename T >   struct picker_maker [,F5GW{x  
  { _l`s}yC  
typedef picker < constant_t < T >   > result; zLs[vg.(  
} ; U*Hw t\  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > r] +V:l3  
  { }- Jw"|^W  
typedef picker < T > result; -'tgr6=|w"  
} ; \?bp^BrI  
88dq8T4  
下面总的结构就有了: r2EIhaGF;  
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。 6[h 3pb/m  
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。 s ^/<6kwO  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 n%Vt r  
至此链式操作完美实现。 9M)N2+hkZ  
+M+ht  
*S).@j\{W  
七. 问题3 CaZ{UGokL  
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。 ~$0Qvyb>  
kQR kby  
template < typename T1, typename T2 > rmCrP(  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~ituPrH%<  
  { MSm vQ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); S.9ki<  
} G_wzUk=L  
mW_<c,3D.  
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: UQwLAXs  
hCX}*  
template < typename T1, typename T2 > PNSZ j#  
struct result_2 Wmp,,H  
  { eZ]4,,m  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; eCY gi7?  
} ; > Xq:?}-m2  
cS98%@DR  
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? H)$-T1Wx4  
这个差事就留给了holder自己。 PrIS L[@  
    6g*B=d(j  
%y~=+Sm%m  
template < int Order > C:n55BE9  
class holder; 1.]Py"@:  
template <> DRLX0Ml]\  
class holder < 1 > %@Nuzdp  
  { 8>TDrpT}  
public : #c V_p  
template < typename T > <_@ S@t)  
  struct result_1 #msXAy$N3r  
  { J9^RP~>bs  
  typedef T & result; OLc/Vij;  
} ; 7FMg6z8~  
template < typename T1, typename T2 > [X.sCl|  
  struct result_2 ~Dw.3P:-  
  { e,qc7BJzK  
  typedef T1 & result; { Slc6$  
} ; H4 }^6><V  
template < typename T > />(e.)f  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const x68$?CD  
  { Pe w-6u"  
  return (T & )r; F4i c^F{K  
} F8km8lPQl  
template < typename T1, typename T2 > 95;q ] =U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :Vc+/ZyW  
  { xI}h{AF7  
  return (T1 & )r1; 'G3B02*  
} +(VHnxNQs  
} ; ( Kh<qAP_n  
]R/VE"-  
template <> |s :b9sfA  
class holder < 2 > QfJ?'*  
  { wn[q?|1  
public : NrVrR80Y  
template < typename T > KwOn<0P  
  struct result_1 7vRJQe)  
  { c6 cGl]FL  
  typedef T & result; s`ly#+!.  
} ; _>B0q|]j4'  
template < typename T1, typename T2 > r# 5))q-  
  struct result_2 ,{A-<=6t  
  { w `6qT3v  
  typedef T2 & result; Af5O;v\  
} ; ,p/iN9+Z  
template < typename T > 't \:@-tQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .w^M?}dx  
  { k2l(!0o|;  
  return (T & )r; u1O?`  
} Ub%+8 M  
template < typename T1, typename T2 > #Yi,EwD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7Xm7{`jH  
  { EO$_]0yI;_  
  return (T2 & )r2; Fku9hB  
} 9VdVom|e  
} ; u^SXg dj  
e&?o  
x(h(a#,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> >。 Ce}wgKzr  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: g PogV(V  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Mh>H5l.1i  
(L_txd4  
return l(i, j) = r(i, j); 4;W eB   
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) IF%^H K@  
RekTWIspT/  
  return ( int & )i; -8; ,#  
  return ( int & )j; qlmz@kTb  
最后执行i = j; )h&s.k  
可见,参数被正确的选择了。 X6%w6%su5  
"*|plB  
sF^3KJ|  
fw,ruROqD  
Dp!3uR ']p  
八. 中期总结 C#[YDcp4  
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: |ZW%+AQ|  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 '$*d:1  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Lc(D2=%  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor fRC(Yyx  
f~-81ctu  
=wHHR1e  
F;Ms6 "K  
|2(z<b&y=  
WJCEiH  
九. 简化 gBz$RfyF  
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。 (-Rh%ZHH  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 [RG&1~  
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: Y ::\;s  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 pe=Ou0  
  +-*/&|^等 X~t]qT  
2. 返回引用。 :#v8K;C  
  =,各种复合赋值等 ;xaOve;9  
3. 返回固定类型。 !4d6wp"  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) h"/FqO  
4. 原样返回。 Bi2be$nV  
  operator, 9.ZhkvR4A  
5. 返回解引用的类型。 g=.~_&O  
  operator*(单目) {^gb S  
6. 返回地址。 q/ -8sO}q  
  operator&(单目) -]"=b\Q  
7. 下表访问返回类型。 *f|9A/*B3  
  operator[] iaO;i1K5U  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 B~oSKM%8R  
  operator<<和operator>> CZyOAoc<  
<r]7xsr  
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。 *m:h0[[J  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 1><\3+8  
T677d.zaT  
template < typename Left > i>6SY83B}  
struct value_return 5g  ,u\`  
  { #+Z3!VS  
template < typename T > 0HK03&  
  struct result_1 %J4]T35^2  
  { yyZH1A  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; fo~8W`H&  
} ; *u.6,jw  
B%!z7AT  
template < typename T1, typename T2 > 32jOs|<\  
  struct result_2 JPL8fX-w  
  { f 'aQ T  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; yA_;\\  
} ; 8>a/x,  
} ; bsVms,&  
/!ZeMY:x  
<K!5N&vh  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait RL/~E xYC  
avxI\twAU  
下面我们来剥离functor中的operator() {V%ZOdg9  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Ge$cV}  
jQ.]m   
return l(t) op r(t) Frn#?n)S9  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) QxvxeK!Y  
return op l(t) 1) V,>)Ak  
return op l(t1, t2) }/BwFB+(/  
return l(t) op nW+rJ  
return l(t1, t2) op J411bIxD+q  
return l(t)[r(t)] w~M5)b  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] L^rtypkJ  
_H^Ij  
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: Mp; t?C4  
单目: return f(l(t), r(t)); M`\c'|i/  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); f ^mxj/%L  
双目: return f(l(t)); FW&P`Iu  
return f(l(t1, t2)); ZV}BDwOFI  
下面就是f的实现,以operator/为例 I2("p.+R  
yAtM|:qq  
struct meta_divide |#R;pEn  
  { JbzYr] k  
template < typename T1, typename T2 > (FZL>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Ou/@!Y1  
  { XG<J'3  
  return t1 / t2; l;U9dO}/[  
} wE3^6  
} ; [,Ts;Hy6Q  
R?+Eo(0q,  
这个工作可以让宏来做: w(`X P  
gwQL9 UYx  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ &J^@TgqL^  
template < typename T1, typename T2 > \ kM]:~b2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; * b>W  
以后可以直接用 N J:]jd  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) +xRja(d6  
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 : QSlctW  
(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。。。) 2N)=fBF%-  
e.G&hJ r  
xuO5|{h  
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 -Qo`UL.}  
0 sVCTJ@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \l_RyMi  
class unary_op : public Rettype 'mpY2|]\$  
  { VJD$nh #M5  
    Left l; kxoJL6IC  
public : 4PTHUyX  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} JO5~Vj_"  
v"O{5LM"  
template < typename T > - ,q&Zm  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7u,56V?X  
      { e{Om W  
      return FuncType::execute(l(t)); vuuID24:  
    } 1mL--m'r  
=r+u!~%@''  
    template < typename T1, typename T2 > c;w cgU  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9NaC7D$,  
      { u%5B_<90V  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Gw!jYnU  
    } /+2^xEIjE  
} ; ;W?e@ Lgxk  
s ZkQJ->  
vkE6e6,Qc  
同样还可以申明一个binary_op ?Z( 6..&  
LH]nJdq?)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #$K\:V+ 4  
class binary_op : public Rettype .zlUN0oe  
  { |GL#E"[&'  
    Left l; + R])u5c'  
Right r; hc>hNC:a  
public : 9g J`H'  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} QtkyKR  
W3{k{~  
template < typename T > GUmOK=D >  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R JnRbaC  
      { vwZ2kk!|i  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); )Y Qtrc\91  
    } n0O- Bxhl  
FlD !?  
    template < typename T1, typename T2 > i4'?/UPc  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -78 t0-lM  
      { 0mH>fs 4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); z^{VqC*o+  
    } H ~J#!3  
} ; B2 Tp;)  
TTmNPp4q  
,S:g 5n>M  
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 bCdEItcD  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 x V~`sqf  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) b0tr)>d  
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。 8D)*~C'85E  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! puL1A?Y8UM  
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。。。 x76<u:  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 >7@F4a  
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) /tJJ2 =%l  
下面是修改过的unary_op 7od!:<v/  
6@ET3v  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 'd|_i6:y&  
class unary_op 3vHEPm]  
  { FoInJ(PDH  
Left l; or]8;eQ?  
  :a0qm.EN  
public : ]. IUQ*4t  
:?U1^!$$1  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} }PK8[N  
* "~^k^_b}  
template < typename T > |B;:Ald  
  struct result_1 g.s~Ph-G  
  { (m-(5 CaJ  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0KHA5dt  
} ; DKF`uRvGN:  
3O:Z;YP:<  
template < typename T1, typename T2 > *t 3fbD  
  struct result_2 RoJ{ ou@cs  
  { ]p `#KVW  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; B7fURL Rqr  
} ; -$QzbRF5R  
|jU/R  
template < typename T1, typename T2 > <I&X[Sqp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z$QYl*F1  
  { /U`"Xx  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); =CFO]9  
} ]pzf{8%  
,&Gn7[<  
template < typename T > f-k%P$"X&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7Fh%jRHZ`  
  { X) owj7U;  
  return OpClass::execute(lt(t)); y['$^T?oP  
} 'hf#Q9W5  
cE$<6&0  
} ; kbN2dL  
G yvEc3|@  
&j<B22t!  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug jav7V"$  
好啦,现在才真正完美了。 ^{T]sv  
现在在picker里面就可以这么添加了: L09YA  
r,cV(  
template < typename Right > eBFsKOtu  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const %d c=Q SL  
  { -lQ8 &eB  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ': 87.8$  
} hbl:~O&a/  
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。 7v]>ID  
A_tdtN<  
]u?|3y^ (  
1Mn=m w  
J /mLmSx  
十. bind 5/F1|N4  
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。 x"9`w 42\r  
先来分析一下一段例子 F{WV}o=MY  
$M5iU@A  
E#[_"^n  
int foo( int x, int y) { return x - y;} !nQ_<  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 -GJ~xcf0  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 o,>9|EMQZ  
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。 Q'5]E{1<'n  
我们来写个简单的。 Hb55RilC  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 8s16yuM  
对于函数对象类的版本: mE=%+:o.  
[1nfSW  
template < typename Func > 'i+j;.  
struct functor_trait w%~UuJ#i  
  { v7gs $'Q  
typedef typename Func::result_type result_type; 2n+tc  
} ; I!1|);li  
对于无参数函数的版本: h*d1G9%Q1  
$$F iCMI  
template < typename Ret > Oxsx\f_  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Jx@_OE_vp  
  { a;bmZh  
typedef Ret result_type; o|`[X '  
} ; {6Y|Z>  
对于单参数函数的版本: 8! eYax   
_Ns/#Xe/  
template < typename Ret, typename V1 > B^Sxp=~Au  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > <ks+JkW_  
  { .?C-J  
typedef Ret result_type; /hx|KC&:e  
} ; jHP6d =  
对于双参数函数的版本: C(t >ZR  
DOk(5gR  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 3%"r%:fQB/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ;ALkeUR[  
  { 6k|^Cs6~z  
typedef Ret result_type; !R{C  
} ; G-vBJlt=t  
等等。。。 9&FFp*'3  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy X>0$zE@0  
UK{6Rh ;  
template < typename Func > 1Wz -Z  
struct func_return o.)8  A8  
  { ncF|wz  
template < typename T > g~>g])  
  struct result_1 O@[jNs)].  
  { 9GH11B_A  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {$dq7m(  
} ; j,HUk,e^&  
\( S69@f  
template < typename T1, typename T2 > =\t%U5  
  struct result_2 }"V$li  
  { >EMsBX  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &zGf`Zi6*%  
} ; Z= 'DV1A$,  
} ; oNk ASAd  
?1DA  
]8Eci^i  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 *5kQ6#l  
PT`];C(he  
template < typename Func, typename aPicker > C4Tn  
class binder_1 sHt PO[h  
  { iyj,0T  
Func fn; /b44;U`v5-  
aPicker pk; ]bPj%sb*@  
public : MS_@ Xe  
*@EItj`  
template < typename T > UG]]Vk1d]  
  struct result_1 C( ay7  
  { \`nRgY SE  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; li U=&wM>  
} ; 13:yaRo  
aMUy^>  
template < typename T1, typename T2 > Z#2AK63/T  
  struct result_2 [(hB%x_"  
  { J?Ed^B-  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; iva?3.t  
} ; #P)7b,3pe  
j-?zB .jAh  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} %(9BWO  
BIFuQ?j3  
template < typename T > h`_@eax  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &TpzJcd"  
  { "Yk3K^`1T.  
  return fn(pk(t)); @YH<Hc  
} ;}=4z^^5  
template < typename T1, typename T2 > CdTyUl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LC!ZeW35  
  { R)%1GG4  
  return fn(pk(t1, t2)); #rE#lHo  
} c]pO'6]  
} ; AADvk_R  
E^RPK{zO  
NXwlRMbo  
一目了然不是么? Gk.;<d  
最后实现bind {29x5J  
6Y#V;/gK!5  
!k=>Wb8n2  
template < typename Func, typename aPicker > m4U7{sE  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ""j(wUp-W  
  { LPg1G+e  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); rCwjy&SuU^  
} Qx_K)  
12NV  
2个以上参数的bind可以同理实现。 aS7[s6  
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。 wbC'SOM  
Rwy<#9R[x  
十一. phoenix D]I]I!2c  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: \2rCT~x  
,oW8im   
for_each(v.begin(), v.end(), WHV]H  
( _ ]W }6?i  
do_ UUxDW3K  
[ C,+ Sv-  
  cout << _1 <<   " , " ozs xqN  
] %-Z0OzWe  
.while_( -- _1), B:YUb{CJ  
cout << var( " \n " ) o'W[v0> L-  
) `.0QY<;  
); t^|+|>S  
}tH$/-qnJE  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: D@Zb|EI%<  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Unl6?_  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ]LvpYRU$P  
那么我们就照着这个思路来实现吧: k5>K/;*9  
29 +p|n  
&{s`=IeN  
template < typename Cond, typename Actor > eBD7g-  
class do_while 5"f')MKUV9  
  { lP@/x+6tg  
Cond cd; \78w1Rkl  
Actor act; UMg*Yv%  
public : ^9})@,(D  
template < typename T > GEg8\  
  struct result_1 NqsIMCl  
  { DA[s k7  
  typedef int result_type; W$x'+t5H  
} ; 9zj^\-FA_l  
U]!D=+  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} O k-*xd  
cLN(yL  
template < typename T > >Q0HqOq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^]He]FW':G  
  { l vuoVINEp  
  do *"N756Cj  
    { 1D /{Y  
  act(t); M(,npW  
  } 8ODrW!o  
  while (cd(t)); Fe(qf>E  
  return   0 ; I' URPj:t  
} qDqgU  
} ; r)jj]$0  
/aepE~T  
y//yLrs;  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). NX?J  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 8$fiq}a  
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。 < PoRnx  
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。 [XA  f=x  
下面就是产生这个functor的类: ~]71(u2  
\JBJ$lBL  
:@6,|2b e=  
template < typename Actor > j HT2|VGb*  
class do_while_actor $7{V+>  
  { Ku{DdiTg>  
Actor act; t:m2[U_}  
public : ;Ry )^5Q  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} UE4zmIq  
$=8?@My<  
template < typename Cond > \2!v~&S  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; hB#z8D  
} ; Dm': D  
;mV,r,\dH  
Xp]tL3-p  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 3AWNoXh  
最后,是那个do_ > m GO08X  
y%CaaK=V3  
DCfV  
class do_while_invoker ]9?_ m@Ihx  
  { +>N/q(l  
public : s}Q%]W  
template < typename Actor > {q2H_H  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Z']D8>d  
  { v>TI.;{y  
  return do_while_actor < Actor > (act); Pm]6E[zC  
} P%5h!Z2m  
} do_; b'Gn)1NE  
[o)P  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? gP*:>[lR  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 =4 &/Pr  
最后来说说怎么处理break和continue ,[IN9W  
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。 -`6O(he  
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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