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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 2;DuHO1  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 nwF2aRNV  
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, U<_3^  
=pS5uR~  
fj;y}t1E]  
)W;o<:x3  
  class filler 4;0lvDD  
  { 5n9B?T8C  
public : ]);%wy{Ho  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Hn%xDJ'  
} ; Vt".%d/`7  
+~mA}psr  
3 I@}my1  
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: O06"bi5Y  
]dGw2y  
lTV'J?8!-a  
CkoL TY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); uF9C -H@:  
8T!+ZQAz  
O Hb[qX\  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 3W3ZjdV+  
?"i}^B`*  
g" .are'7  
LH kc7X$  
二. 战前分析 e :%ieH<  
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。 WSp  
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 odjT:Vr  
;7 E7!t^  
VFURAYS  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); FrL]^59a  
  /* --------------------------------------------- */ e%@~MQ-  
vector < int *> vp( 10 ); >aj7||K  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); +#lM  
/* --------------------------------------------- */ ZaV8qAsP  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); -ZRO@&tMD  
/* --------------------------------------------- */ N343qU  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Py@wJEo  
  /* --------------------------------------------- */ rA5=dJ"I  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); x7jC)M<k0  
/* --------------------------------------------- */ Rn9m]x  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); (`c [#0=n  
-bT)]gA2  
'E/^8md>  
D(AXk8Vub  
看了之后,我们可以思考一些问题: T"E6y"D  
1._1, _2是什么? i+S) K  
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。 ?fUlgQ }N  
2._1 = 1是在做什么? Jrti cK$  
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。 r^3acXl  
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。 -EkWs/'h  
'B 43_  
$c:ynjL|P-  
三. 动工 Vzdh8)Mu\  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: W&& ;:Fr  
vd 0ljA  
HkUWehVm  
pgI^4h  
template < typename T > Lvq>v0|  
class assignment )4gJd? 8R  
  { 6@{(;~r  
T value; VEqS;~[  
public : }L+L"l&  
assignment( const T & v) : value(v) {} %,6#2X nX%  
template < typename T2 > Sa?ksD2IaB  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } TDFkxB>  
} ; #h8Sq~0  
zF8dKFE~  
)z73-M V"  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 q Gw -tPD<  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment g X ]-\  
vq^f}id  
+eyc`J  
;#xmQi'`  
  class holder ]b7zJUz  
  { 6K-_pg]  
public : r@+ri1c  
template < typename T > OWjk=u2Lz  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const p?7v$ev_  
  { ftvG\Tf  
  return assignment < T > (t); ~sl{|E  
} 2 Ga7$q  
} ; ;V*R*R  
}XV+gyG=@  
4)h]MOZ  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: )Dw,q~xgg0  
!}v=N";c  
  static holder _1; Oiz ,w7LRh  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Ljxz.2LGr  
tyXuG<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4C<j dv_J  
而不用手动写一个函数对象。 WN?O'E=2  
Rot@x r7Hc  
.S(TxksCz  
cZB7fmq%  
四. 问题分析 T>}5:,N~  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 L+Xc-uv["p  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 5][Ztx  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 5R@  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 \`oT#|0  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 0B@SN)<kH  
DoJ\ q+  
五. 问题1:一致性 J&[@}$N  
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?| ,0*&OXt  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 !UG 7Uer  
4 N H  
struct holder Ir`eL  
  { 'Jt]7;04p  
  // a`&f  
  template < typename T > { /K.3  
T &   operator ()( const T & r) const WN{ 9  
  { 0 fF(Z0R,  
  return (T & )r; Pz>s6 [ob  
} !c}O5TI|#  
} ; Hyb3 ;yQ  
iVp,e  
这样的话assignment也必须相应改动: K/tRe/t }  
6-yd]("  
template < typename Left, typename Right > "U!AlZ`g  
class assignment WG N=Y~E  
  { d F9!G;V  
Left l; CdasP9"1  
Right r; y4*U6+#.  
public : A'q#I>j`  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} TD1 [  
template < typename T2 > i5Zk_-\#H  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } C~nzH,5  
} ; f!oT65Vmi  
p2n0Z\2  
同时,holder的operator=也需要改动: @hJ%@(  
|]J>R  
template < typename T > l>Z5 uSG  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const tZ} v%3  
  { o7J  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); PZE0}>z  
} 0Fk5kGD,&K  
:*ing  
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。 0y 7"SiFY  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 lsNrAA%m  
oFy=-p+C  
return l(rhs) = r; FME3sa$  
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。 >TOu|r  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: +W:= e,=  
 {Or;  
template < typename Tp > %MrWeYd1  
class constant_t 0'V5/W  
  { _d"b;4l  
  const Tp t; ^HV>`Pjd}=  
public : (eCJ;%%k  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} }`W){]{k O  
template < typename T > ?&|5=>u2}$  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const *+j* {>E  
  { @x"0_Qw  
  return t; R A KFU  
} d]:I(9K  
} ; w8kOVN2b  
-R57@D>j\  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。  Fy`(BF\  
下面就可以修改holder的operator=了 q;<h[b?  
_CW(PsfY  
template < typename T > :uWw8`  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const v}1QH  
  { ] 8Q4BW  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); k 8UO9r[  
} 1u: gFUb  
6^]!gR#B  
同时也要修改assignment的operator() E"+QJ~!  
5&v~i\Q  
template < typename T2 > RRRCS]y7$t  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 4*Q#0`um  
现在代码看起来就很一致了。 S/D^  
B$b +Ymu  
六. 问题2:链式操作 in~D  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 '+osf'&  
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。 )3~{L;q  
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。 V'kX)$  
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。 zUKmxy@  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct G '6@+$ppS  
Qp/QaVQ+  
template < typename T > Tav*+  
struct result_1 H*[ M\gN$  
  { X:6c}p%,!  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; &?q/1vLa  
} ; *MJX?  
 _59huC.  
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: rW+ =,L  
H-~6Z",1  
template < typename T > Z?%zgqTXb  
struct   ref `&D|>tiz  
  { GM3f- \/  
typedef T & reference; cm?\ -[cV  
} ; P8>~c9$I  
template < typename T > ^c&L,!_)H  
struct   ref < T &> Wn(6,MDUN  
  { kO|L bQ@=q  
typedef T & reference; bsB*533  
} ; :/ Q   
\~fONBY  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: {5F-5YL+>  
^ q<v{_  
template < typename T > :a$\/E=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ~nrK>%  
  { AS\F{ !O  
  return l(t) = r(t); BaSZ71>9]r  
} H`0|tepz  
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。 }UWL-TkEjF  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 DV _2P$tT|  
.u4 W /  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ig/%zA*Bo  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: S,Xnzrz  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ?)u@Rf9>  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 CaL\fZ  
最后的布局是: G5C I<KRK#  
                Add *q()f\  
              /   \ @>p<3_Y1  
            Divide   5 j!]YNH@  
            /   \ fZ*+2T>  
          _1     3 vJ'2@f$  
似乎一切都解决了?不。 s;3={e.  
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。 M7@2^G]p  
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。 8DegN,?  
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: a>GyO&+Dkg  
4|CtRF<L  
template < typename Right > %`r?c<P}  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const N7O-2Z *  
Right & rt) const Cn "s` q  
  { 1(|'WyD  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1`a5C.v  
} C!fMW+C@  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 BFo5\l:q8  
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。 LUqB&,a}  
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。 X&7 F_#s  
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,<ijJ:^m  
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。 P@9t;dZN  
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? RLLTw ?]$  
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: cNM3I,o7  
T[j#M+p  
template < class Action > ZuS0DPS`L  
class picker : public Action #6+@M  
  { b/C`J p  
public : ><gG8MH0'  
picker( const Action & act) : Action(act) {} pKit~A,Q  
  // all the operator overloaded bT^I"  
} ; 5 u*-L_  
'H \9:7  
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。 4:r!|PJn{G  
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: HbXPok  
|Z=^`J  
template < typename Right > qI~xlW  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Tl2C^j  
  { @wE5S6! B\  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (X?%^^e!  
} 4}4Pyjh  
A29gz:F(  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > |j#C|V%kV  
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。 1 D<_N  
J"=vE=  
template < typename T >   struct picker_maker ^yyC [Mz  
  { wtH? [>S;)  
typedef picker < constant_t < T >   > result; (2:/8\_P  
} ;  DX"xy  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > G0^2Wk[  
  { 6~1|qEe6I  
typedef picker < T > result; o1FF"tLkN  
} ; y0'Rmk,  
)u/yF*:n  
下面总的结构就有了: 6^%68N1k  
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。 dIRm q+d^  
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。 FRg^c kb"  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 l}] t~!X=  
至此链式操作完美实现。 5[* qi?w=  
S$Q8>u6Wk  
v?& -xH-S  
七. 问题3 763v  
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。 IHJ=i-  
oAPb*;}  
template < typename T1, typename T2 > BV>\ McI+  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .pN`;*7`  
  { 0},PJ$8x  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); =gJb^ Gx(w  
} ,'p2v)p^4  
$`z)~6'  
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: (UU(:/  
iy14mh\ ~  
template < typename T1, typename T2 > A7%:05  
struct result_2 t4-pM1]1_  
  { f"u%J/e&  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; k;w- E  
} ; .)<(Oj|4  
j}~86JO+Cw  
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? $+>M{fg?  
这个差事就留给了holder自己。 WC.t_"@  
    o[cV1G  
LAd\Tvms  
template < int Order > ,0hA'cp  
class holder; JWMpPzs  
template <> q.2ykL  
class holder < 1 > a^=-Mp  
  { 3WUTI(  
public : ($}`R xj1@  
template < typename T > :&:JTa1cv  
  struct result_1 TW[_Ko86  
  { 21< j\ M  
  typedef T & result; U`Wauv&  
} ; r9 !Tug*>m  
template < typename T1, typename T2 > yp66{o  
  struct result_2 {3.r6ZwCn  
  { OU/MiyP2  
  typedef T1 & result; brdmz}  
} ; 0 0 M@  
template < typename T > Kwg4sr5"D  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const n(L\||#+  
  { 4Qo]n re!  
  return (T & )r; + j W1V}h  
} w0C~*fn3l  
template < typename T1, typename T2 > 1;mW,l'`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 72oF,42y  
  { p\JfFfC  
  return (T1 & )r1; %5A+V0D0'  
} dO4{|(z  
} ; AiK  
jSwf*u  
template <>  \o/n  
class holder < 2 > uU:CR>=AKW  
  { <oo  
public : '*?WU_L(g  
template < typename T > &9"-`-[e:  
  struct result_1 }b0; 0j  
  { <_XWWT%  
  typedef T & result; 9\]^|?zQ`  
} ; yq NzdzX  
template < typename T1, typename T2 > IjR'Qou5  
  struct result_2 RW}"2  
  { yRiP{$E  
  typedef T2 & result; k31I ysh  
} ; ^ 8@Iyh  
template < typename T > j'BMAn ?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ##EYH1P]  
  { hYM@?/(q  
  return (T & )r; Xa[?^P  
} dVFf.  
template < typename T1, typename T2 > ODC8D>ZYl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const tX"Th'Qi  
  { ,I_^IitN  
  return (T2 & )r2; &bp=`=*  
} Ie4hhW  
} ; HjGyj/78w  
K"[AxB'F  
'I /aboDB  
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")[<:  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Xixqxm*8  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: D*YM[sN`  
8kIR y   
return l(i, j) = r(i, j); =n' 4?W@  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ^-[?#]  
qq1-DG  
  return ( int & )i; %0mMz.f  
  return ( int & )j; BYo/57&:  
最后执行i = j; mUz\ra;z  
可见,参数被正确的选择了。 6^c>,.R  
^+m+zd_  
i6 (a@KRY  
}LijnHH.  
LI6hE cM=  
八. 中期总结 Wf&W^Q  
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: BZXUwqEh  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 =T7A]U]  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 y T#{UA^  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 9gEssTkts  
{s_+?<l  
Gsc\/4Wx  
Z+StB15  
3:f[gV9K  
Xj5~%DZp  
九. 简化 XFh>U7z.  
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。 DmBS0NyR7Y  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ZKOXI%~Mc  
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: { vN}<f`  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 YNBHBK4;  
  +-*/&|^等 ,s_T pq  
2. 返回引用。 OHflIeq#@  
  =,各种复合赋值等 $Tb G+Eb8  
3. 返回固定类型。 )5.C]4jol  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) L:k9# 6  
4. 原样返回。 ph#tgLJ  
  operator, `)Z!V?&!  
5. 返回解引用的类型。 Eb=#9f%y>&  
  operator*(单目) vQa'S-@u  
6. 返回地址。 <6G1 1-K  
  operator&(单目) ?"KC-u|  
7. 下表访问返回类型。 w1|A5q'M  
  operator[] f*24)Wn<  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 xGG,2W+z  
  operator<<和operator>> _` [h,=  
}h}<! s  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 6Vbzd0dk  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: W7\&~IWub  
) 9oH,gZ  
template < typename Left > )#}mH@  
struct value_return KPpHwcYxT  
  { G5,~Z&}YS  
template < typename T > )|I5j];L  
  struct result_1 nxJee=qH  
  { o8Z[+;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; B=@ jWz"  
} ; bLnrbid  
c.A|Ir  
template < typename T1, typename T2 > & BvZF  
  struct result_2 hG_?8:W8HT  
  { gn{=%`[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; @Kgl%[NmX  
} ; 7 lo|dg80  
} ; QERU5|.wc  
7'-j%!#w  
" sgjWo6  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait P/ oXDI8  
tWdhDt8$&  
下面我们来剥离functor中的operator() cf7v[ZZ}  
首先operator里面的代码全是下面的形式: w?,M}=vg  
Y=T'WNaL)0  
return l(t) op r(t) ZK'-U,Y.H7  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) c0Dmq)HK?  
return op l(t) kpI{KISQu  
return op l(t1, t2) \M"UmSB o  
return l(t) op 4W#E`9 6u  
return l(t1, t2) op 6ITLGA  
return l(t)[r(t)] *E~VKx1  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 5eA8niq#  
jkF8\dR  
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: :EtMH(  
单目: return f(l(t), r(t)); '>v^6i S  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); =U. b% uC  
双目: return f(l(t)); (LtkA|:  
return f(l(t1, t2)); X{g%kf,D=  
下面就是f的实现,以operator/为例 gLSA!#[ h  
$y?k[Y-~  
struct meta_divide G3G6IP  
  { =9LC<2  
template < typename T1, typename T2 > PjIeZ&p  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) sgr=w+",Q  
  { pU!o7>p  
  return t1 / t2; IAOcKQ3  
}  pAu72O?  
} ; M- 0i7%  
)=Q)BN[  
这个工作可以让宏来做: +} mk>e/  
C`'W#xnp1  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 0q9>6?=i  
template < typename T1, typename T2 > \ Fn^C{p^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; GyC/_ntn  
以后可以直接用 pX=,iOF[I  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Y?#i{ixX6n  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 [ "xn5l E  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) <fdPLw;@e4  
{$M;H+Foh  
)n=ARDd^e  
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 ?_`0G/xl  
1 11D3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7);:ZpDv%L  
class unary_op : public Rettype *g;-H&`  
  { `Vq`z]}  
    Left l; LihjGkj\g  
public : (H?ZSeWx  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Z7jX9e"L  
o;[bJ Z\^x  
template < typename T > [k]|Qi nk  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T!Sj<,r+j  
      { Bfd-:`Jk  
      return FuncType::execute(l(t)); #yc L'T`X%  
    } nB5Am^bP  
wE).>  
    template < typename T1, typename T2 > M@p"y q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (P==VZQg  
      { +dkS/b  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ?G? gy2  
    } !6w{(Rc(C  
} ; 0W>9'Rw  
MjaUdfx  
4%*hGh=  
同样还可以申明一个binary_op /!Z^Y  
sygH1|f  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > TD04/ ISHT  
class binary_op : public Rettype @<_`2eW'/R  
  { =z:U~D  
    Left l; P ,K\  
Right r; <E':[.zC  
public : uv4 _:   
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Wn!G.(Jq  
sa1mC  
template < typename T > v@G4G*x\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const | W#~F&{]  
      { OYf{?-QD  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 8o)L,{yl  
    } wAbp3hX  
{4ptu~8  
    template < typename T1, typename T2 > C4$/?,K(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]2+g&ox4'  
      { X9~m8c){z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); wVi%oSfM  
    } :G'xi2bs  
} ; DM3B]Yl  
Uq X1E  
vW' 5 ` %  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 b2h":G|s  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 WfGH|u  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) lv:U%+A  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 #Y[H8TW  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! J"[3~&em  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 =8{*@>CX  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 >,h1N$A+  
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) s?O&ZB2GM[  
下面是修改过的unary_op b?kPN:U#N/  
]5|z3<K^  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Jm![W8L  
class unary_op i=QqB0  
  { +Z? [M1g  
Left l; q|q:: q*  
  [Hcaw   
public : @)sc6 *lnW  
$ u2Cd4  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} _1JmjIH)M  
=aow d4 t  
template < typename T > v`{:~ q*  
  struct result_1 ;]&-MFv#  
  { =|y|P80w  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; bNvAyKc-  
} ; B- Y+F  
Mn"/#tXL-  
template < typename T1, typename T2 > Riql,g/  
  struct result_2 9YSVK\2$  
  {  3t  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;]h.m)~|  
} ; ,L-C(j  
3.)_uo0;o  
template < typename T1, typename T2 > |t\KsW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ci7~KewJ*  
  { _hoAW8i  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ida*]+ ~  
} 11*"d#  
|h1^G v  
template < typename T > tL8't]M,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K<,Y^3]6?  
  { N&B>#:  
  return OpClass::execute(lt(t)); dy_.(r5[L]  
} \r]('x3S  
Za\RM[Z!I  
} ; silp<13HN  
5c~'!:7  
Ck(.N  
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 v,\93mNp[  
好啦,现在才真正完美了。 SY6r 8RK  
现在在picker里面就可以这么添加了: J%4HNW*p  
70<K .T<b  
template < typename Right > b@-)Fy4d2  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const P`!Ak@N  
  { 9`&77+|;e  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); bD@@tGr;W  
} Orc>.~+f%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。 {@\/a  
A}eOR=E  
ocP*\NR  
~}%&p& p  
L`[F~$|  
十. bind *'^:S#=  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 j@g!R!7)  
先来分析一下一段例子 Ge9}8  
gCwt0)  
LO>8 j:  
int foo( int x, int y) { return x - y;} !>|`ly$6  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 o@@w^##  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 vUfO4yfdg  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 F=5kF/}x-z  
我们来写个简单的。 Ko-QR(  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: tz8t9lb[  
对于函数对象类的版本: Ey = 4 b  
8a!2zwUBV  
template < typename Func > tAt;bYjb\  
struct functor_trait Eb7}$Ji\  
  { 67 O<*M  
typedef typename Func::result_type result_type; n@o  
} ; 4`G=q^GL,  
对于无参数函数的版本: /^ QFqM;  
iXnx1w   
template < typename Ret > #?5VsD8  
struct functor_trait < Ret ( * )() > @ YrGyq  
  { 573~-Jvx  
typedef Ret result_type; j~$ )c)h"  
} ; .)nCOwR6p  
对于单参数函数的版本: ;l#?SYY  
U*xxrt/On/  
template < typename Ret, typename V1 > ,"C&v~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ^B6`e^ <  
  { |>[X<>m  
typedef Ret result_type; Q^kMCrp  
} ; OMxxI6h  
对于双参数函数的版本: rX)o3>q^?  
=~;zVP   
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ep`/:iYW  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > @s?oJpo  
  { {!tOI  
typedef Ret result_type; zlN+edgY#,  
} ; T)O]:v  
等等。。。 9Iy[E,j  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy X~#@rg!"  
`;T? 9n  
template < typename Func > td`wNy\  
struct func_return cG5$lB  
  { ] : Wb1  
template < typename T > R =QM;  
  struct result_1 "vvFq ,c  
  { s~#?9vW  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; V?o&])?[  
} ; L;kyAX@^  
<|wmjW/ D  
template < typename T1, typename T2 >  MbM :3  
  struct result_2 gFgcxe6  
  { H.f9d.<W%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; g')?J<z   
} ; 8Y]u:v  
} ; w`"W3(  
(''$' 5~  
ud!r*E  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 C=M?  
FJ nG<5Rh  
template < typename Func, typename aPicker > MEDskvBG  
class binder_1 *E$H;wKs8  
  { @$_rEdwi  
Func fn; PwRNBb}6  
aPicker pk; M~#5/eRX  
public : x%ZiE5#  
`~sf}S :  
template < typename T > KF*B  
  struct result_1 ]IL3$eR  
  { "P9wT)J_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; xU:PhhS  
} ; :s? y,  
((n5';|N  
template < typename T1, typename T2 >  ; \Y-  
  struct result_2 >2*6qx>V  
  { ?m`R%>X"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; g(M(Hn7  
} ;  \q|e8k4p  
p3i qW,[@  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ;o&_:]S  
I]s:Ev[~  
template < typename T > t,UW&iLK  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eo-XqiJ,]  
  { hnlU,p&y3  
  return fn(pk(t)); "Vs Nyy  
} |J @|  
template < typename T1, typename T2 > ]g>T9,)l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +G>aj '\M|  
  { 9p!dQx  
  return fn(pk(t1, t2)); 5LnB]dW  
} Qq6%53  
} ; a2 IV!0x  
L|vaTidc0  
Bx_8@+  
一目了然不是么? a?f5(qW3  
最后实现bind e /ppZ>  
5k_Mj* {6  
*m2d#f  
template < typename Func, typename aPicker > GN8`xR{J*  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) .l" _ K  
  { rQAbN6  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ]&; G\9$y  
} :X]lXock0  
9.]Cy8  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ZnxOa  
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。 .'+|>6eU  
\3 O-} n1S  
十一. phoenix y^vfgP<@  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: S<)RVm,!e  
$]`'Mi  
for_each(v.begin(), v.end(), ~%::r_hQ  
( :5n"N5Go  
do_ +$Ddd`J'  
[ oC;l5v<  
  cout << _1 <<   " , " UwzE'#Q-  
] X_EC:GU  
.while_( -- _1), =[43y%   
cout << var( " \n " ) ahz@HX  
) "fX8xZdS  
); g@N=N  
Z\o AE<$  
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: fM zAf3  
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 P,LXZ  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 xw/h~:NT  
那么我们就照着这个思路来实现吧: UOOR0$4  
+5seT}h  
MWp\D#H  
template < typename Cond, typename Actor > *U5> j#,  
class do_while } r\SP3  
  { ,T1XX2? :  
Cond cd; ) J:'5hz  
Actor act; Uzm[e%/`  
public : )x5$io   
template < typename T > D q_{O  
  struct result_1 b smoLT  
  { [ a65VR~J  
  typedef int result_type; !SD [6Z.R  
} ; ML9T (th6v  
yQQDGFTb!=  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} n=Z[w5  
GurE7J^=  
template < typename T > [{fF)D<tC  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Rqd%#v  
  { +{ ,w#@  
  do S'H0nJ3  
    { U+3PqWB  
  act(t); xN":2qy#T  
  } vVvt ]h  
  while (cd(t)); |] f"j':  
  return   0 ; JJZXSBAOU  
} ;zxlwdfcr'  
} ; E.Gh@i  
eG2qOq$[  
5IB:4zx^h  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). , T%pGku  
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。 `Mh<S+/  
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。 cB9KHqB  
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。 n3@g{4~  
下面就是产生这个functor的类: (B~V:Yt  
V HY<(4@  
vGMOXbq4&  
template < typename Actor > 8b#Yd  
class do_while_actor <LA`PbQa  
  { h-v &I>  
Actor act; |jCE9Ve#  
public : 2w.9Q (Sn  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} y^+[eT&  
9W,}A Wf:Y  
template < typename Cond > 8aIf{(/k  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 0m| Gp  
} ; xuH<=-O>ki  
_bV=G#qKK  
H?r;S 5)c  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 *#{.\R-D  
最后,是那个do_ "1j\ZCXK_Z  
)9sr,3w  
2|_Jup  
class do_while_invoker T`2fPxM:cZ  
  { PXQ9P<m  
public : uB)6\fkTB  
template < typename Actor > .f!eRV.&  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const RU ,N_GV   
  { 0 ?*I_[Y  
  return do_while_actor < Actor > (act); m^s2kB4A[  
} -gX2{dW  
} do_; !NY^(^   
5Vm}<8{  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? QCY{D@7T  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 So]FDd  
最后来说说怎么处理break和continue 9+;f1nV  
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。 ^OcfM_4pN  
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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