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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda .PAkW2\#  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 2Vu|uZd  
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, s9E:6  
WVN Q}KY  
}=GyBnXu  
iPFYG  
  class filler BEI/OGp  
  { #JLDj(a?  
public : 9C4l@ jrF  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} r 2   
} ; lP9I\Ge&  
VhW;=y>}  
ka>RAr J  
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: KT g$^"\  
/p%K[)T(  
~hxB Pn."  
q]r!5&Z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); QKP9*dz  
k=~?!+p7  
=V,'f  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 @`_j't,  
N0qC/da1  
H|TzD "2N  
6=@n b3D%  
二. 战前分析 Uv+pdRXn  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 %#] T.g  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ?D\%ZXo  
_$bx4a  
Z?X$8o^Z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )>Lsj1qk  
  /* --------------------------------------------- */ x!$,Hcph,  
vector < int *> vp( 10 ); D1j 7iv  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); !}3`Pl.(r  
/* --------------------------------------------- */ pJv?  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); C`jP8"-  
/* --------------------------------------------- */ Gqia@>T4*N  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 9nG] .@ H  
  /* --------------------------------------------- */ $>h#|?*?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); %&] }P;&  
/* --------------------------------------------- */ R_ 1C+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); | 5L1\O8#  
gP`!MlY@  
Q./ lX:  
$@Ay0GEI"  
看了之后,我们可以思考一些问题: `-/l$A} U  
1._1, _2是什么? hL3,/^;E,  
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。 XeB>V.<y  
2._1 = 1是在做什么? A5`7o9  
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。 <eh(~  
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。 xXx`a\i  
h#n8mtt&i  
;OPCBdr  
三. 动工 Z*TW;h0ZQ3  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: _kx  
EU@mrm?  
<zf+Ii1:,  
=Hx~]1  
template < typename T > N*SgP@Bt  
class assignment /SUV'J)  
  { nM; G; T  
T value; 28)TXRr-  
public : b "Mq7&cf  
assignment( const T & v) : value(v) {} k41la?  
template < typename T2 > *M|\B|A.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } z8j(SI;3  
} ; qE`=^  
rqFs[1wr>R  
vl5n%m H>^  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 O7dFz)$  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment OhW=F2OIV  
8@fDn(]w  
O9|'8"AF  
epR~Rlw>2  
  class holder )PG,K 4z  
  { L@z !,r,  
public : r;XQ i  
template < typename T > NI1HUUZz  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const &V?q d{39  
  { Ij #a  
  return assignment < T > (t); >Y/[zf I2  
} y\_S11{v  
} ; N#u8{\|8]  
O|>1~^w  
#c^Q<&B  
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:  [;=WnG  
Y1 P[^ws  
  static holder _1; |g7h#F~  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写  i) 2))C  
Ft7a\vn*B  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); N-rm k  
而不用手动写一个函数对象。 )RYnRC#O  
H{f_:z{{  
7idi&h"  
[)3 U])w/  
四. 问题分析 +^J-'7Vt  
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。 _onp%*  
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。 p0rwiBC=q  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 @1F'V'  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 0H3T'J%r  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Q@2tT&eL  
_=L;`~=C9e  
五. 问题1:一致性 \u]CD}/  
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?| lkfFAwnc  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 k,7+=.6  
5ZA%,pH>Jq  
struct holder \ZFQ?e,d  
  { ?nZ <?  
  // Z% ;4Ed  
  template < typename T > >'6GcnEb4.  
T &   operator ()( const T & r) const 7I(t,AKJ  
  { %;Z bQ9  
  return (T & )r; |)q K g  
} kP)o=\|W{z  
} ; ~RXpz-Ye  
%EGr0R(  
这样的话assignment也必须相应改动: ^V}R(gDu}s  
B/=q_.1F>  
template < typename Left, typename Right > x~;EH6$5'/  
class assignment tHtV[We.:  
  { /Tj"Fl\h  
Left l; <M,H9^&#l3  
Right r; `XxG"k\/S  
public : e(#IewKp  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0sd-s~;  
template < typename T2 > t;!]z-Y>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } h)_Gxe"x  
} ; sJb)HQ,7x  
DAnb.0  
同时,holder的operator=也需要改动: [tqO}D  
jRG\C=&(x  
template < typename T > $W$# CTM  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ZB[(Tv1  
  { T@|l@xm~L  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ;:Z=%R$wJ  
} |WAD $3  
P;[Y42\z|  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Blbq3y+Sq  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ]1?=jlUl  
_~[?> cF%  
return l(rhs) = r; JT|u;Z*n  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ?{: D,{+  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: HRV*x!|I  
Yu^H*b  
template < typename Tp > ufCqvv>'  
class constant_t u:k:C  
  { Mjj}E >&  
  const Tp t; `x} Dk<HF  
public : 3}4p_}f/[4  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} zq;DIWPIoJ  
template < typename T > &G/|lv>j  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ole|J  
  { y?#9>S >:\  
  return t; Znta#G0  
} ^IGyuj0]jG  
} ; %X9b=%'+  
\V^*44+ <!  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 jJVT_8J  
下面就可以修改holder的operator=了 &$c5~9p\B  
7':f_]  
template < typename T > h}|6VJ@.  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 1s`)yu^`v  
  { U,<]J*b(@4  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); C ]'g:93L  
} "#pzZ)Zh  
>+ ]R4  
同时也要修改assignment的operator() f]8!DXEA  
ejklpa ./  
template < typename T2 > sS2_-X[_  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } uuSR%KK]|  
现在代码看起来就很一致了。 1OJ*wI*  
|mxNUo-  
六. 问题2:链式操作 S<nP80C  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 :p<kQ4   
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。 X0WNpt&h  
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。 2QGMe}  
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。 *KK[(o}^J-  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct / Mo d=/e  
5Lsm_"0  
template < typename T > lc[XFc  
struct result_1 q_T] 9d  
  { k&) K(  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; CV&zi6  
} ; 8/3u/  
dL_QX,X-]  
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: [?chK^8  
ATXF,o1  
template < typename T > F>dwLbnb  
struct   ref :N@U[Wx0A  
  { %bP~wl~  
typedef T & reference; MZ|\S/  
} ; Yb[n{.%/g  
template < typename T > d/{Q t  
struct   ref < T &> 53 @oP  
  { (*,8KLV_i  
typedef T & reference; 7DtIVMiK  
} ; QjA&IZEC  
-Z%F mv8  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: u7;`4P:o@  
99e*]')A%  
template < typename T > pkXv.D`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const HU &)  
  { HG2GZ}~^1  
  return l(t) = r(t); [yw%ih)  
} _Vjpw,  
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。 GQN98Y+h  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 I%@e@Dm,h  
nr OqH  
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 k(P3LJcYQ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: $$JIBf8  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 lv4(4$T  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 -~ 0] 7Cpl  
最后的布局是: W h| L  
                Add 7*i }km  
              /   \ S%kS#U${|  
            Divide   5 McjS)4j&.  
            /   \ ,"Tjpdf  
          _1     3 y%4 Gp  
似乎一切都解决了?不。 P5xI  
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。 fk>l{W}e)  
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。 Dl%?OG<  
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: 9x=3W?K:,  
S'o ]=&  
template < typename Right > .Y1bY: =  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 2FGx _ Y  
Right & rt) const $uCiXDKCq  
  { XaW4C-D&  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); bGN 54{f  
} OX+hZ<y  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 6lsL^]7  
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。 *>k!hq;j  
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。 $A`xhh[  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 !.EcP=S  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 )1f+ld%R  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? o/cr{>"N  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: nq' M?c#E  
R:A'&;S  
template < class Action > I!0JG`&  
class picker : public Action HA!t$[_Ve  
  { 0Uw ^FcW  
public : WSLy}@`Vx  
picker( const Action & act) : Action(act) {} :uo[&&c  
  // all the operator overloaded UfR~%p>K  
} ;  %[`a  
3_W{T@T  
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。 S[mM4et|  
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: vZ@g@zB4o0  
|3;(~a)%  
template < typename Right > p<KIF>rf|  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const EMlIxpCn:  
  { "jR]MZ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); HzvlF0f  
} ,=|4:F9  
` W4dx&  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > rjUBLY1(  
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。 V^n0GJNo  
JrDHRIkgm  
template < typename T >   struct picker_maker B3mS]  
  { \D?:J3H*]  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ~*}$>@f{[X  
} ; WPo:^BD   
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > =&7@<vBpy  
  { 6Y1J2n"  
typedef picker < T > result; Ma6W@S  
} ; ]p]UTCo!'  
Hx %$ X  
下面总的结构就有了: ?TpUf  
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。 /p)F>WR  
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。 Zu21L3  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 s+,&|;Q  
至此链式操作完美实现。 m'x;,xfY&F  
b,@aqu  
C>X|VP |C  
七. 问题3 ]^ K;goQv  
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。 *HE^1IEl  
L8&D(wh/f  
template < typename T1, typename T2 > 8>NwCjN  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !msNEE@[  
  { {%b }Z2  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Jdj?I'XtY  
} |QMA@Mx  
+Ok%e.\ZM  
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: 6|!NLwa  
3c#s|qW  
template < typename T1, typename T2 > XErUS80  
struct result_2 ?Elg?)os  
  { V8PLFt;  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; "DQ'C%sL9  
} ; ^Ga&}-  
%=Tr^{ i  
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? f:woP7FP  
这个差事就留给了holder自己。 S1b Au <  
    *Zbuq8>  
G[Tl%w  
template < int Order > cozXb$bBY  
class holder; gU1#`r>[)  
template <> CO^Jz  
class holder < 1 > cCi I{  
  { ~R]35Cp-#  
public : tous#(&pK  
template < typename T > S8vV!xO  
  struct result_1 UE :HMn6  
  { )oU)}asY  
  typedef T & result; ,gx)w^WTm  
} ; {0v*xL_O^  
template < typename T1, typename T2 > bwiD$  
  struct result_2 E(^0B(JF  
  { v]"L]/"  
  typedef T1 & result; KE}H&1PjU  
} ; #sB,1"  
template < typename T > 9&Ne+MY^%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const d]wD[]  
  { ?+2b(2&MXE  
  return (T & )r; PmX2[7  
} sL^yB  
template < typename T1, typename T2 > < <Y}~N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const CN&  
  { *>q/WLR  
  return (T1 & )r1; sZhM a>  
} ^3]UZ@  
} ; @;Opx."  
?j O 5 9n  
template <> <l,o&p,>|c  
class holder < 2 > u0o'K9.r  
  { 8g~EL{'  
public : -YGbfd<wq  
template < typename T > /rc%O*R  
  struct result_1 1(#;&:$`i  
  { d 8o53a]  
  typedef T & result; -db75=  
} ; \3XqHf3|o  
template < typename T1, typename T2 > > m q,}!n  
  struct result_2 x/fX`y|(}*  
  { Pm{*.AW1  
  typedef T2 & result; T*[ VY1  
} ; w:i:~f .  
template < typename T > )?aaBaN$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const C$yq\C+I  
  { 1zxq^BI  
  return (T & )r; 0CExY9@Wq  
} ~I=Y{iM  
template < typename T1, typename T2 > O(Jj|Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "3CJUr:Q  
  { (bp9Pjw  
  return (T2 & )r2; D=r))  
} 3_$w| ET  
} ; vH[47CvG5  
~x:DXEV,  
w.{&=WTr  
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> >。 v-b0\_  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: lUOvm\  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: $md%x mQ[  
c=O,;lWFqm  
return l(i, j) = r(i, j); w'Tq3-%V  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) PmpNAVE'  
z+{,WHjo  
  return ( int & )i; / |r'  
  return ( int & )j; .="bzgC3A  
最后执行i = j; 9!',b>C6  
可见,参数被正确的选择了。 !YL. .fb  
XOP"Px@  
/ ~ %KVe  
.Pndx%X9s  
Jju#iwb  
八. 中期总结 r=uN9ro  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: o{qr!*_3  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 (2ot5x}`j  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 g|X;ahTT  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor friWW ^  
1c4/}3*  
DOS0;^f  
D/ybFk  
[lzN !!B!  
op2Of<{h  
九. 简化 F9"w6;hh  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Ex amD">T  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Uu s.  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: /^SAC%PD  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 /6uT6G+(z}  
  +-*/&|^等 "I6P=]|b  
2. 返回引用。 /*FH:T<V  
  =,各种复合赋值等 2&mGT&HAVA  
3. 返回固定类型。 f"[J "j8  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 3rW|kkn  
4. 原样返回。 Kb#4ILA  
  operator, S^@S%Eg  
5. 返回解引用的类型。 } p FQRSOZ  
  operator*(单目) .T<= z  
6. 返回地址。 3981ie  
  operator&(单目) VZr>U*J[:  
7. 下表访问返回类型。 {Bs~lC$  
  operator[] ia&AW  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 (_kp{0r#  
  operator<<和operator>> g,t jm(  
b \KL;H/  
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。 GE;e]Jkjn  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 'VyM{:8  
Xazo 9J  
template < typename Left > ok^d@zI  
struct value_return =uk0@hy9b  
  { NL=|z=q  
template < typename T > C (n+SY^  
  struct result_1 G'2#9<c*  
  { _/8FRkx  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; :bV mgLgG  
} ; EF7+ *Q9  
S1 Z2_V  
template < typename T1, typename T2 > kE>0M9EdH  
  struct result_2 o+`6LKg;  
  { sIG7S"k>p  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Y?CCD4"qn  
} ; 6=4wp?  
} ; El_wdbbT  
H&1[n U{?>  
4 %PfrJ  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait cMyiW$;  
Q$& sTM  
下面我们来剥离functor中的operator() fH`P[^N  
首先operator里面的代码全是下面的形式: =ph&sn$;L  
CTt vyr  
return l(t) op r(t) 6R-&-4  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) YBYZ=,"d  
return op l(t) K 8n4oz#z  
return op l(t1, t2) ?]fF3SJk  
return l(t) op 2XTPBZNe  
return l(t1, t2) op bmNq[}  
return l(t)[r(t)] tO7v4  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] H gTUy[(  
HX'FYt/?t  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: :q8b;*:  
单目: return f(l(t), r(t)); 8h3=b[  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); P 71(  
双目: return f(l(t)); IdYzgDH  
return f(l(t1, t2)); ] h-,o R?e  
下面就是f的实现,以operator/为例 q)H1pwxD  
u p.Q>28r  
struct meta_divide l Z#o+d2Y  
  { lzw3=H  
template < typename T1, typename T2 > ,NnhHb2\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) rG#Z=*b%  
  { /? r?it  
  return t1 / t2; >AoK/(yL.  
} L;gO;vO  
} ; Cm$.<CV  
gu#-O?B  
这个工作可以让宏来做: o,U9}_|A  
JnHo9K2.  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ X;<BzA!H  
template < typename T1, typename T2 > \ ,Y 3W?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; +!QJTn"3  
以后可以直接用 ?)bS['^1)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) |mdi]TL  
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 `_b`kzJ  
(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。。。) hN['7:bQ  
3qY K_M^[  
5H=ko8fZ=  
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 ~/mw x8~  
T+N|R  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [M.f-x:  
class unary_op : public Rettype d,8mY/S>w  
  { e[sK@jX6  
    Left l; |F9z,cc"  
public : v9Xp97J2  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} \Mg`(,kwe  
[tMZ G%h  
template < typename T > jTLSdul+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z4 &iK)x  
      { V9ssH87#  
      return FuncType::execute(l(t)); LL|7rS|o  
    } aM7uBx\8 5  
V([~r,  
    template < typename T1, typename T2 > nXjP x@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gN)c  
      {  ;raN  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); =6aS&B(SN  
    } spasB=E  
} ; A 'G@uD@3  
+~xnXb1  
9-]i.y  
同样还可以申明一个binary_op w8g,a]p  
^F:k3,_[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > DE2a5+^  
class binary_op : public Rettype rP!#RzL  
  { ]7;\E\o  
    Left l; 0* /{4)r  
Right r; BTM), w2  
public : `/HUV&i"S  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6U^\{<h_c  
qF 9NQ;  
template < typename T > k</%YKk  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {EdH$l>94  
      { 0rGSH*(  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ' B  
    } PMfkA!.Y  
W>q HFoKa  
    template < typename T1, typename T2 > rQ=,y>-*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :VF<9@t  
      { "B_K XL  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); cUDoN`fSl,  
    } V/LQ<Yke  
} ; RT>{*E<I  
U%h);!<  
xQw7 :18wQ  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 &-5_f* {  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 _-5,zP R  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) rp5(pV 7*  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。  BUwONF  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! RxMH!^  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ORu2V# Z[  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 [o*7FEM|<  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) L28*1]\Jh  
下面是修改过的unary_op ;Jd3u -  
6\61~u~  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > I |# 5NE6  
class unary_op 8u!"#S#>a  
  { &YDK (&>  
Left l; JsO *1{6g  
  "bDs2E+W  
public : d&#~ h:~  
>a3p >2  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} V5U?F6  
vSonkJ_  
template < typename T > 3_q3Bk  
  struct result_1 6rS$yjTX!  
  { 9:I6( Zv0  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; rpw.]vnn  
} ; ^Q&u0;OJ  
[b:e:P 2  
template < typename T1, typename T2 > :8A!HI}m{  
  struct result_2 ~q&pF"va8  
  { .'a&3 3J  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )]#aauC+  
} ; Z@Ae$ '9H  
5XLs} :  
template < typename T1, typename T2 > nk3y"ne7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *Sh^ J+j  
  { xG;-bJu  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); D/h/Y) Y  
} inlk++Og  
"(qw-kil  
template < typename T > fABe  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ." $  
  { jF[ 1za  
  return OpClass::execute(lt(t)); U\rh[0  
} y,pZTlE  
N?X~w <  
} ; |pa$*/!NT  
gl).cIpw  
<w\:<5e'  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug "[:iXRu  
好啦,现在才真正完美了。 Mkq( T[)  
现在在picker里面就可以这么添加了: ~n}k\s~|4  
+{]xtQB=,{  
template < typename Right > H~ u[3LQz  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 6=N`wi  
  { .UoOO'1K  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); CkswJ:z)sc  
} ~H6r.:]  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 5[n(7;+gw  
qF iLh9=D  
5{$LsL  
DS|KkTy3  
n&A'C\  
十. bind ly WwGR  
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。 16SOIT  
先来分析一下一段例子 E\;ikX&1  
vy,&N^P  
Dz./w  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Cye$H9 2  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 lg pW@g  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 n[YEOkiG  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 q$G,KRy/  
我们来写个简单的。 !gnj]k&/c  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: .@Ut?G  
对于函数对象类的版本: X,8<oX1r  
RI2f`p8k  
template < typename Func > OiDhJ  
struct functor_trait [31p&FxM  
  { ~:km]?lz0  
typedef typename Func::result_type result_type; 6oSQQhge  
} ; c%*($)#  
对于无参数函数的版本: D#S\!>m  
6!^[];%xN  
template < typename Ret > #0 6-:  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Q%aU42?_1  
  { !.1%}4@Q]  
typedef Ret result_type; &_5tqh  
} ; _lW+>xQ  
对于单参数函数的版本:  Xtq{%  
20rkKFk*  
template < typename Ret, typename V1 > g]UBZ33y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > e"r)R8  
  { zY+Fl~$S  
typedef Ret result_type; q %A?V _  
} ; j]0^y}5f+s  
对于双参数函数的版本: -G,^1AL>  
[Pe#kzLX  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > $(Ugtimdv  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > qNyzU@  
  { /WPv\L  
typedef Ret result_type; ;O  0+,  
} ; 22(*J<  
等等。。。 BK,sc'b  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy l<(Y_PE:  
~7!7\i,Y8\  
template < typename Func > v&FF|)$  
struct func_return juBw5U<  
  { ;d$qc<2uA  
template < typename T > VGL#!4wK  
  struct result_1 ~"Gf<3^y+  
  { d7Ur$K\=y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; hC_Vts[v/  
} ; ,%bhyww<  
U=sh[W  
template < typename T1, typename T2 > i~J;G#b  
  struct result_2 YGc^h(d  
  { UueD(T;p  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; z=&z_}M8  
} ; \RQ='/H*  
} ; }Vu\(~  
6I_Hd>4  
N?dvuB  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 {5*|C-WWtG  
XS~- vF  
template < typename Func, typename aPicker > C}IbxKl  
class binder_1 n3MWs);5  
  { vFrt|JC_{  
Func fn; acd:r%y  
aPicker pk; @&1Wy p  
public : 1G~S |,8p  
aKF*FFX  
template < typename T > b=a!j=-D  
  struct result_1 ea=83 Zj  
  { Wi n8LOC  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0%s|Zbo!>  
} ; nRhrWS  
q ^rl)  
template < typename T1, typename T2 > G)>W'yxQ  
  struct result_2 }2)DPP:ic  
  { 5sde  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; KRsAv^']  
} ; =R*Gk4<Y  
v;y0jD#b  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} xa( m5P  
2}}?'PwwT  
template < typename T > Ja]o GT=e  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  0JRD  
  { YEjY8]t  
  return fn(pk(t)); 5=?i;P  
} AV&yoag1  
template < typename T1, typename T2 > jn9 ShF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~c{:DM  
  { u}9fj  
  return fn(pk(t1, t2)); bAxTLIf  
} +?RGta'%k  
} ; @E`?<|B}  
-jg (GGJ  
/7$mxtB5%L  
一目了然不是么? 47 u@4"M  
最后实现bind E(<LvMiCa  
$mco0 %$  
zvv:dC/p<  
template < typename Func, typename aPicker > )He#K+[}^4  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) fm1X1T.  
  { dw@E)  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); A,~Hlw  
} )Du -_Z  
.&,[,  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ST1Ts5I  
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。  *2u E  
8dT'xuch  
十一. phoenix :s8A:mx  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Wf02$c0#K  
yt.c5> B^  
for_each(v.begin(), v.end(), VmQh$&h  
( @kngI7=E  
do_ 1TqF6`;+  
[ P`s(kIe  
  cout << _1 <<   " , " Ri:p8  
] DOD6Liau{Q  
.while_( -- _1), =.m6FRsU  
cout << var( " \n " ) X<Za9  
) w`yx=i#  
); 6X+}>qy  
67<CbQZoN3  
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: J;~|p h  
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 (b/d0HCND  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 }$&WC:Lg  
那么我们就照着这个思路来实现吧: UFZ"C,  
o0;7b>Tv  
d5xxb _oE  
template < typename Cond, typename Actor > K, (65>86;  
class do_while 5S/>l_od$2  
  { f==*"?6\  
Cond cd; R$b,h  
Actor act; $"fo^?d/s  
public : @vH2Vydu  
template < typename T > 5ouQQ)vA  
  struct result_1 qR,.W/eS8  
  { xcSR{IZ  
  typedef int result_type; >7-y#SkXdo  
} ; SR*Gqx  
QJ4AL3 ^6  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} {Qtq7q.  
:k!j"@r  
template < typename T > i^%-aBZ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const < tQc_  
  { x72G^`Wv  
  do ?M&4pO&Y  
    { nlfPg-78B+  
  act(t); 4UCwT1  
  } nTZ> |R)  
  while (cd(t)); u7k|7e=xk  
  return   0 ; J9@}DB  
} 5g NLO\  
} ; `mErF%b  
huAyjo  
\y*j4 0  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). GJak.,0t  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 .)ST[G]WK  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 O<`R~  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 &telCg:  
下面就是产生这个functor的类: _om[VKJd  
w??c1)  
nUqy1(  
template < typename Actor > )Xno|$b5Eo  
class do_while_actor '0Zm#g  
  { XV2=8#R  
Actor act; jfSg){  
public : 4;\Y?M}g?  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} `C<F+/q  
V<-htV  
template < typename Cond > * -z4<LAa  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 94z8B;+ H]  
} ; q z:]-A  
A[9NP-~  
a;&}zcc*  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 vXubY@k2  
最后,是那个do_ 1l]C5P}E  
.}p|`3$P  
G^KC&  
class do_while_invoker @^wpAQfd4  
  { ('BLU.7IX  
public : 9r8D*PvS  
template < typename Actor > t&f" jPu>  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 6K// 1U$  
  { Q [:<S/w  
  return do_while_actor < Actor > (act); R9=K(pOT  
} e`ex]py<C  
} do_; EW;1`x  
;.0LRWcJ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? `e*61k5  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 bFn(w:1Q  
最后来说说怎么处理break和continue PSEWL6=]N  
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。 ?360SQ<  
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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