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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda !y2h`ZAZ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Gp3t?7S{T  
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, %_J/&{6G  
YT%SCaU  
\$\(9!=  
l<MCmKuYp  
  class filler ADl>~3b  
  { F~@1n ,[  
public : 6x3Ew2  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} -Fw4;&>  
} ; b Ho?Rw!.  
RKJWLofX&  
&=yqWW?  
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: eiSO7cGy  
d8q$&(]<  
fjZveH0  
zvs 2j"lb  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); qx<zX\qI6n  
@LMV?  
nF[eb{GR`  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Z a y'/b  
qA_DQ):  
/:L&uqA  
@_(@s*4W  
二. 战前分析 r-"`Abev  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 )Jjw}}$}Y  
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 pS)X\Xyw  
)mZy>45  
3z. >b  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); bDh(;%=  
  /* --------------------------------------------- */ 0c;"bA0>Sx  
vector < int *> vp( 10 ); o!dkS/u-m  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); = Ow&UI  
/* --------------------------------------------- */ *l8vCa9Y  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); [x()^{;2  
/* --------------------------------------------- */ +CHO0n  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ]{,=mOk  
  /* --------------------------------------------- */ P>,D$-3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 4a-F4j'  
/* --------------------------------------------- */ e5\1k#@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); #Q)w$WR  
M@z/ gy^  
Hx/Vm`pRyX  
g_!xO2LH,8  
看了之后,我们可以思考一些问题: `2U/O .rV  
1._1, _2是什么? !-o||rt  
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。 &CsBG?@Z|  
2._1 = 1是在做什么? R =c  
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。 #^ [N4uV  
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。 6h*bcb#C  
J3JRWy@?P  
iQj{J1V  
三. 动工 E|}Nj}(*  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: j%<@ui u  
3~09)0"!d  
lxJ.h&"P  
wDTV /"Y  
template < typename T > g wiC ,  
class assignment U`4Z j1y  
  { IHMyP~{  
T value;  2x J5  
public : 2Rp{]s$jo  
assignment( const T & v) : value(v) {} M@86u^80  
template < typename T2 > yBjWPx?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } !7kOw65+0  
} ; *)SgdC/f  
n>+W]I&E  
x%7x^]$  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 P@![P Ij  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ]h8V{%H  
W/QOG&g  
QI{Y@xQ  
! \Kh\  
  class holder 71ybZ 0  
  { Hx0,kOh)  
public : 4T^WRS  
template < typename T > R63d `W  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const nvs7s0@Fqe  
  { a5S/ O;ry  
  return assignment < T > (t); B{KD  ]  
} fYPU'"hzG  
} ; 4hz,F/ I  
?m^7O_1  
6%y: hLT  
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: q &o=4  
@_nhA/rlc  
  static holder _1; "Jd1&FsCwX  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 2DQC)Pe+z  
![n`n(oN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); FaM~ 56Pa  
而不用手动写一个函数对象。 iB_j*mX]  
A| -\C$  
e5]0<s$  
7FFYSv,[:  
四. 问题分析 }7v2GfEkM  
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。 Q{-r4n|b  
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。 jX,~iZ_B  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 fs12<~+z  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 A1;t60z+q>  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 nClU 5  
Agf!6kh  
五. 问题1:一致性 FvP1;E  
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?| @vh>GiR){  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 (8R M|&  
/_(Dq8^g@  
struct holder '>$A7  
  { tB7aHZ|  
  // 5xKR ]u  
  template < typename T > ? xs0J  
T &   operator ()( const T & r) const !*-cf$  
  { ~h.B\Sc]Q  
  return (T & )r; bhYaG i0  
} y~[So ,G  
} ; _m-r}9au   
jT0fF  
这样的话assignment也必须相应改动: D1k]  
XrF9*>ti?  
template < typename Left, typename Right > P.7B]&T6  
class assignment lU& IS?^?  
  { jd*H$BU^  
Left l; i[n 1}E.@  
Right r; S3f BZIPp  
public : /#5ZP\e  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} JN!YRcj  
template < typename T2 > Bnv%W4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } W&#Nk5d  
} ; D bJ(N h  
35T7g65;  
同时,holder的operator=也需要改动: 7h~M&\M  
VPbNLi  
template < typename T > 2XpGgG`2`C  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const V ZGhF!To  
  { 3 Gkw.  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); bcfOp A  
} ]CYe=m1<2Q  
Y._AzJ&B[  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 70~]J8T+u  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 na)_8r~  
<^paRKEa+#  
return l(rhs) = r; {HeMdGn9  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 kOO2 ?L|Z  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: "'L SLp  
zx*f*L,6F  
template < typename Tp > ?1sY S  
class constant_t #96a7K  
  { ;Wdo*ysW  
  const Tp t; 40XI\yE_?  
public : XRkqMq%  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Jt"Wtr  
template < typename T > V96BtV sB  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const W0k_"uI  
  { 2~ a4ib  
  return t; ly2R8$Y`y`  
} ,D1QJPM  
} ; |HLh?AcX  
C{-pVuhK+  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 1+'3{m \5T  
下面就可以修改holder的operator=了 +zvK/Fj2q  
z,WrLZC  
template < typename T > paY%pU  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const @z.!Dby  
  { t{9Ph]e  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); JYq} YG=%  
} s0CRrMk  
.755-S  
同时也要修改assignment的operator() M=%p$\x  
r|+Zni]  
template < typename T2 > IkkrnG8  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } H b.oKo$T  
现在代码看起来就很一致了。 bmLNR  
A|^?.uIM  
六. 问题2:链式操作 9z#IdY$a  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 :>=,sLfJ  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。  NNX/2  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 _>.%X45xi  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 cQjJ9o7  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 23PSv8;EM  
{#MViBhd%  
template < typename T > x UYSD  
struct result_1 0#G"{M  
  { )%6v~,'3Y  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; k6XO-a f  
} ; X'Oo ogu  
2B# \683  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: %o-*~GQ@B  
8eNGPuoL)  
template < typename T > eF9LZ"-s  
struct   ref O`eNuQSv  
  { v-o/zud]]  
typedef T & reference; m(Oup=\%b}  
} ; #AHIlUH"m  
template < typename T > +_<# 8v  
struct   ref < T &> 4dO>L"  
  { q:( K^  
typedef T & reference; lWR  
} ; v'uQ'CiH  
IKt9=Tx  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: D~<GVp5T  
fN9hBC@  
template < typename T >  F#hM S<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const _+U`afV  
  { Pdv&X*KA  
  return l(t) = r(t); &8N\ 6K=  
} U!h!z`RU54  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 mEA w^  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 uQDu<@5^[  
NJ~'`{3v  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 WJ%b9{<  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: R$\ieNb  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ^m~=<4eX  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 C]k\GlhB  
最后的布局是: >U17BGJ.  
                Add =LC5o2bLy  
              /   \ = #`FXO1C  
            Divide   5 Q{%ow:;s*  
            /   \ lm+wjhkN  
          _1     3 `bi5#xR  
似乎一切都解决了?不。 GRNH!: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。 yfU1;MI  
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。 |1neCP@ng  
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: E^  rN)  
rkD(K G9E  
template < typename Right > %Z.!Bm:  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const P?I"y,_ p  
Right & rt) const XjV7Ew^7  
  { - na]P3 s  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Tb}b*d3  
} ALG +  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 f"[C3o2P  
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。 (Fu9lW}n  
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。 d"V^^I)yx&  
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。 _|F h^hq  
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+]zi"k^s  
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? ^Tl|v'   
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: %T&kK2d;  
MT3UJ6~P  
template < class Action > M|\ XFO  
class picker : public Action qU}[( 9~Ru  
  { g ,.iM8  
public : y(%6?a @  
picker( const Action & act) : Action(act) {} <fP|<>s$@1  
  // all the operator overloaded J9o ]$.e  
} ; MQI6e".  
$+Xohtt  
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。 :/u EPki  
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: #jnb6v=5v  
cc@y  
template < typename Right > TG!sck4/-Q  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const [z/OY&kF  
  { ,Q^.SHP8  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -&+[/  
} VLRW,lR9O  
Wu:evaZ:i  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > `CRW2^g  
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。 -(Yq$5Zc&  
aC;OFINK  
template < typename T >   struct picker_maker y3d`$'7H>  
  { C}7Sh6  
typedef picker < constant_t < T >   > result; @xmL?wz  
} ; 7%C6gU!r  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Z/O5Dear/h  
  { 0DGXMO$;  
typedef picker < T > result; T$SGf.-  
} ; }LOAT$]XI  
?v6xa Vg:  
下面总的结构就有了: {>90d(j  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 j2V^1  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 WxFVbtw  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 HG{OkDx]fl  
至此链式操作完美实现。 2|m461   
|SCO9,Fs  
w?Y;pc}1B  
七. 问题3 @2V#bK  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 L_Z>*s&  
?8pRRzV$  
template < typename T1, typename T2 > )A,M T i  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t}+P|$[  
  { ?3[as<GZ8  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); H}`}qu #~V  
} jruwdm^  
ZPRkk?M}.  
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: [$$i1%c%Z<  
%A%^;3@  
template < typename T1, typename T2 > T-0fVTeN  
struct result_2 ~~z} yCl  
  {  `i;f  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; <8~bb- U$  
} ; M/T ll]\|  
 BVU>M*k  
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? Zh,(/-XN;  
这个差事就留给了holder自己。 ] %pr1Ey  
    8a)lrIg  
mSr(PIH{\  
template < int Order > PCtf&U  
class holder; " 5,'K~hz  
template <> ^Yul|0*J  
class holder < 1 > 'Y `or14E  
  { DY1UP (y  
public : D&#wn.0|E  
template < typename T > 'b~,/lZd  
  struct result_1 DJR_"8  
  { |U)M.\h  
  typedef T & result; 8(]*J8/wt  
} ; E0G"B' x  
template < typename T1, typename T2 > 0.!_k )tu  
  struct result_2 "dQ02y  
  { &]tZ6  
  typedef T1 & result; 0w)Gb}o$  
} ; ' >4 H#tu  
template < typename T > WS6'R    
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const V^apDV\AV  
  { J#ujIe  
  return (T & )r; QY|Rz(;m  
} hT go  
template < typename T1, typename T2 > Yv>kToa\^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [7 _1GSS1  
  { hv (>9N  
  return (T1 & )r1; 7Ji|x{``  
} 8#L V oR  
} ; Ht pZ5  
t>Lq "]1  
template <> n<3qr}ZG^  
class holder < 2 > RzhAX I=  
  { wNl{,aH@  
public : -c4g;;%  
template < typename T > mBN+c9n/  
  struct result_1 =S#9\W&6Q  
  { 9?]69O  
  typedef T & result; Y].,}}9k  
} ; 8}C_/qeM  
template < typename T1, typename T2 > , Ox$W  
  struct result_2 7 x#QkImQ  
  { []OmztB  
  typedef T2 & result; gxPu/VD4  
} ; %[B^b)2  
template < typename T > &Ql$7: r  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #|8Ia:=s  
  { >UNx<=ry  
  return (T & )r; z* k(` '  
} h>k[  
template < typename T1, typename T2 > < #FxI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Cg_9V4h.C  
  { u'`eCrKT*  
  return (T2 & )r2; ;|U !\Xp  
} !:baG]Y  
} ; *{DpNV8"  
_TntZv.?  
#;D@`.#\  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 '2XIeR  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: nEHmiG  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: y~Z7sx0  
ghU~H4[xD  
return l(i, j) = r(i, j); y7^E`LKK  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) qBF6LhR  
i+90##4<?  
  return ( int & )i;  Z2a~1BL  
  return ( int & )j; cXw8#M!  
最后执行i = j; Lo,uH`qU  
可见,参数被正确的选择了。 {^":^N)  
{'cm;V+  
>)^Q p-  
ij5|P4Eka  
Nnx dO0X  
八. 中期总结 8B! MgNKV  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: jZr"d*Y  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Q2qT[aD,  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 *Za'^Z2  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor AcP d(Pc  
?k`UQi]Q  
'D'H)J  
"O~7s}  
H7FOf[3'  
9CG&MvF c  
九. 简化 u.ej<Lo  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 !mH !W5&  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 uN&UYJ' B  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: U0=: `G2l  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 qr4.s$VGs*  
  +-*/&|^等 1 R,SA:L$  
2. 返回引用。 IFsh"i  
  =,各种复合赋值等 ;F|8#! (  
3. 返回固定类型。 ]w0_!Z&  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) [2{2w68D!  
4. 原样返回。 Gv&%cq1  
  operator, ,n{R,]y\  
5. 返回解引用的类型。 A01PEVd@A  
  operator*(单目) lk*w M?Z  
6. 返回地址。 m$bYx~K  
  operator&(单目) \NTVg6>qN  
7. 下表访问返回类型。 X2T_}{  
  operator[] i&KBMx   
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 } `Cc-X7  
  operator<<和operator>> <!=:{&d%  
GC`/\~TM  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 v, |jmv+:  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: [}I|tb>Pg  
9zl-C*9vj  
template < typename Left > T]x]hQ  
struct value_return Q[Gs%/>  
  { (QTQxZ  
template < typename T > "[ieOFI  
  struct result_1 M1=eS@  
  { {>UT'fa-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 3/y"kl:< -  
} ; :28[k~.bo  
f}EsS  
template < typename T1, typename T2 > s14D(:t(  
  struct result_2 Vkf c&+  
  { OP|X-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; IdoS6   
} ; !5 ?<QKOe  
} ; 3N ?"s1U  
<m/XGFc  
_6m{zvyX>  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Dtox/ ,"  
xFcW%m>9C  
下面我们来剥离functor中的operator() ):\+%v^  
首先operator里面的代码全是下面的形式: }{}?mQ  
wbB\~*Z)  
return l(t) op r(t) #+H3b!8=  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) :w]NN\  
return op l(t) v}\Fbe  
return op l(t1, t2) d ATAH}r&  
return l(t) op [HhaBy9  
return l(t1, t2) op u"MfxW`  
return l(t)[r(t)] #y'p4Xf  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] W=y9mW|p/  
Y()ZM  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: s<;{q+1#  
单目: return f(l(t), r(t)); cv;2zq=T  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); P6")OWd  
双目: return f(l(t)); <qVOd.9c  
return f(l(t1, t2)); b/_u\R ]-'  
下面就是f的实现,以operator/为例 7)RRCsn  
Z+=WICI/2  
struct meta_divide >,.\`.0  
  { '|}H ,I{  
template < typename T1, typename T2 > /.(~=6o5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) dt0(04  
  { l,5isq ;m  
  return t1 / t2; E5?$=cL?  
} r`$P60,@C  
} ; e5D\m g)  
Wngc(+6O&  
这个工作可以让宏来做: _q4Yq'dI  
Fr-Vq =j&  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ k(xB%>ns  
template < typename T1, typename T2 > \ %XQJ!sC`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ZFtJoGaR  
以后可以直接用 >U.7>K V&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) {N << JX  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Q9c*I,O j  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 0KZ$v/m  
]x66/O\0u  
gH.$B'  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 >%5GMx>m  
ltyhYPS  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > s )Xz}QPK.  
class unary_op : public Rettype ']d(m?  
  { vsPIvW!V  
    Left l; S_ra8HY8  
public : 5~$WSL?O)  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} HIUP =/x  
<?:h(IZe[  
template < typename T >  hOYX  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <nK@+4EH"o  
      { ~.#57g F"  
      return FuncType::execute(l(t)); (w`_{%T  
    } 0>"y)T3   
11Uu5e!.  
    template < typename T1, typename T2 > pU<GI@gU  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T)tTzgLD}  
      { t~$8sG\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); AF, ;3G  
    } FxT]*mo  
} ; *\_>=sS x;  
$h}w: AV:  
;Ah eeq746  
同样还可以申明一个binary_op \mZB*k)+  
lk` |u$KPz  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )`S5>[6  
class binary_op : public Rettype L8oqlq( 9  
  { fl4 0jo]  
    Left l; 8@){\.M  
Right r; a p(PI?]X  
public : '*EKi  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [x- 9m\h  
Y5P9z{X=  
template < typename T > ERIF#EY  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Js.G hTs  
      { +HjSU2  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Zad>i w}  
    } 3HNm`b8G4m  
4sfq,shRq  
    template < typename T1, typename T2 > Pb1.X9*8c  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EztuVe  
      { k2.\1}\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); *^XMf  
    } e.Jaq^Gw|  
} ; 1/syzHjbY  
wa!z:}]  
C' WX$!$d  
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 `-Tb=o}.  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 MwL!2r  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) EWXv3N2)  
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。 -=n!k^?lK  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! EpTc{  
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。。。 o5YL_=7m  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ||fCY+x*8  
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) >>M7#hmt  
下面是修改过的unary_op yTNHM_P  
IsVR4t]  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > YS<KyTb"  
class unary_op }9N-2]  
  { - ~*kAh  
Left l; !Q,Dzv"7  
  cY+n 6k5  
public : NCYOY  
vst;G-ys  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} mnw(x#%P  
J3/e;5w2Z  
template < typename T > gc b8eB ,  
  struct result_1 }*!_M3O  
  { JdUI:(  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9H53H"5q  
} ; VMS3Q)Ul  
a/rQ@c>  
template < typename T1, typename T2 > DcC|oU[  
  struct result_2 d7uS[tKqg  
  { #Fgybokm  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2Ky|+s[`[  
} ; {bC(>k|CQ  
P,7R/-u5D  
template < typename T1, typename T2 > jF(R;?,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zQ+ %^DT1  
  { F3 g$b,RMH  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); i?V:+0#q\]  
} 7f*b5$+r  
|o ^mg9  
template < typename T > j'Gezx^.<e  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \Hq=_}]F  
  { Mp^G7JY,  
  return OpClass::execute(lt(t)); kX*.BZI}C  
} k9&W0$I#  
Gs4t6+Al  
} ; i&<@}:,  
WopA7J,  
Q91mCP~$  
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 IU"n`HS  
好啦,现在才真正完美了。 f1B t6|W%  
现在在picker里面就可以这么添加了: dIA1\;@  
[(vV45(E  
template < typename Right > NFG~PZ`6R  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const YpG6p0 nd  
  { 67||wh.BU  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); umpa!q};  
} n" vO?8Sx  
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。 6aWNLJ@  
V<U9Pj^?^  
@lqI,Ce5  
`'9t^ 6mk  
5!57<n  
十. bind T?1e&H%USV  
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。 ?xwZ< A  
先来分析一下一段例子 0}e&ONDQ  
$J]NWgXl@  
1C/Vwf:@  
int foo( int x, int y) { return x - y;} hD,xJ]zv1  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 "b"|ay  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 B9`_~~^U5  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Ss1&fZoj  
我们来写个简单的。 &O5&pet  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: fAR 6  
对于函数对象类的版本: }{[p<pU$C  
++!0r['+ >  
template < typename Func > sD6vHX%  
struct functor_trait MB6lKLy6~  
  { nFefDdP  
typedef typename Func::result_type result_type; @-ir  
} ; ,fhwDqR ?  
对于无参数函数的版本: yATXN>]l  
 ~!e(e2  
template < typename Ret > X1Kze  
struct functor_trait < Ret ( * )() > d1NKVMeWr  
  { $SzuUI  
typedef Ret result_type; ?9~|K/`l  
} ; #qEUGD`  
对于单参数函数的版本: S@ItgG?X  
TUQe.oAi  
template < typename Ret, typename V1 > &}0#(Fa`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > )>pIAYCVP  
  { D e$K  
typedef Ret result_type; )$O'L7In&  
} ; DRRy5+,I  
对于双参数函数的版本: }9Q<<a  
&hWYw+yH\  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Q:]v4 /MT  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > }dEf |6_  
  { Slp_o\s$@  
typedef Ret result_type; `Tr !Gj_  
} ; %.:]4jhk  
等等。。。 iP?lP= M  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 7V"Jfh4_  
Qs 'dwc  
template < typename Func > ,!98V Jmr  
struct func_return !!])~+4pP  
  { d81[hT}q  
template < typename T > h|EHK!<"8  
  struct result_1 x`K"1E{2  
  { jVSU]LU E  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7[M@;$  
} ; Hc\oR(L  
irn }.e  
template < typename T1, typename T2 > -)e(Qt#ewl  
  struct result_2 %,udZyO3uR  
  { }jL4F$wC  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ItG|{Bo  
} ; NDG?X s [2  
} ; "ZG2olOqLI  
[t]q#+Zs  
n%{oFTLCo  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Z}>+!Z  
)2b bG4:N  
template < typename Func, typename aPicker > >UV=k :Q  
class binder_1 B\>3[_n  
  { _9z+xl  
Func fn; p8z"Jn2P  
aPicker pk; ho6,&Bp8  
public : l, -q:8  
w)}@svv"  
template < typename T > V&d?4i4/Q  
  struct result_1 lH>6;sE  
  {  \>e>J\t:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; deutY.7g  
} ; n:JG+1I  
i]0$ 7s9!  
template < typename T1, typename T2 > wtfM }MW\  
  struct result_2 D!bi>]Yd  
  { <-!' V,c  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )umW-A  
} ; h6e,w$IL  
:a M@"#F  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} nY?X@avo>  
n:%A4*  
template < typename T > m8&XW2S  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D 6F /9|  
  { .u;'eVH)a}  
  return fn(pk(t)); ^I!gteU;  
} t\lx*_lr  
template < typename T1, typename T2 > 7 '7a`-W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RH;Kbu  
  { Cta!"=\  
  return fn(pk(t1, t2)); D o!]t7Y$  
} Q8bn|#`  
} ; 6hqqZ  
T!Uf PfEI  
jHc/ EZB  
一目了然不是么? oX[I4i%G  
最后实现bind P/8z  
SSr2K  
15!b]':  
template < typename Func, typename aPicker > `wNJ*`  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) i$4lBy_2  
  { A Zv| |8p  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); "C9.pdP\8  
} "'6R|<u=:  
2$oGy  
2个以上参数的bind可以同理实现。 CIf""gL9  
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。 Xd 9<`gu  
s _`y"' ^  
十一. phoenix KnYHjJa  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: z';h5GNd>z  
$ dHD  
for_each(v.begin(), v.end(), w7_2JS  
( ,9/s`o  
do_ +F6R@@rWr  
[ A*3R@G*h  
  cout << _1 <<   " , " 8hvh xp  
] L&~>(/*7U  
.while_( -- _1), l,1.6  
cout << var( " \n " ) iTeFy -Ct  
) 7R".$ p  
); Mer\W6e"e  
pPZ^T5-ks  
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: 0mR  
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 2)>Ty4*  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 LY(h>`  
那么我们就照着这个思路来实现吧: AmT*{Fz8  
tqK}KL  
2&U<Wiu\}  
template < typename Cond, typename Actor > Px"K5c*  
class do_while pXHeUBY.  
  { :a9$f8*b  
Cond cd; " qrL:,   
Actor act; %b`B.A  
public : 0qD.OF)8  
template < typename T > aV?r%'~Z  
  struct result_1 zGE{Z A  
  { ?C9>bKo*2H  
  typedef int result_type; }#U3vMx(  
} ; TZk.h8  
lpeo^Y}N  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} >.#tNFAs  
'P~6_BW  
template < typename T > (Zu V5|N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eFCXjM  
  { -q/FxESp  
  do _yVF+\kQ  
    { +l_$}UN  
  act(t); auQfWO[ u  
  } vW4N[ .+  
  while (cd(t)); \Rvsy;7  
  return   0 ; Bn{0-5nj  
} ?GKm_b]JC  
} ; L\UM12  
<x2 F5$@  
$Uxg$pqO  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). MHKB:t]hA  
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。 Gu9x4p  
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。 )d-{#  
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。 -2Azpeh  
下面就是产生这个functor的类: gedk  
%epK-q9[  
ZI#Xh5  
template < typename Actor > dbLxm!;(  
class do_while_actor I Ux svW+  
  { W'9=st'  
Actor act; }\/f~ ?tEh  
public : yw)Ztg)  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} |1(9_=i'  
m =2e1wc  
template < typename Cond > LlG~aGhel  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 8?7:sfc  
} ; iP~dH/B|v  
15FGlO<<  
D?"TcA  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 }~28UXb23  
最后,是那个do_ v mXY}Ul  
>K;'dB/m;1  
kpN'H_ .  
class do_while_invoker .U !;fJ9  
  { 3 e9fziQ~  
public : =F}e>D  
template < typename Actor > *oX~z>aE  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const O(E-ox~q  
  { sIJ37;ZA  
  return do_while_actor < Actor > (act); ;"/ "  
} [0G>=h@u  
} do_; +2ih!$T;7>  
oFRb+H(E  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? +iPS=?S  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ~ Qt$)  
最后来说说怎么处理break和continue ~:srm#IX  
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。 cAc i2e  
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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