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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda gcYx-gA}  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 aE}1~`  
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, 3:Bwf)*  
 !sda6?&  
}e3M5LI1L  
.C^1.)  
  class filler &`>[4D*  
  { kPwgayz  
public : 7#n<d879e%  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} oI=7X*B9  
} ; <S~_|Y*v  
IOA"O9;  
p.KX[I  
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: Xx{ho 4qq  
mv@cGdxu  
KTn,}7vZ  
8 vNgePn  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); gfQ&U@N  
"zW3d KVc  
#PnuR2s7.  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 S,T?(lSl  
 }* iag\  
WqN=  D5  
\m-fLX  
二. 战前分析 ~~:w^(s9  
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。 j,Sg?&"%=  
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 [c4.E"  
:V2"<]  
`-zdjc d  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); QX (x6y>Q  
  /* --------------------------------------------- */ #.O,JG#H  
vector < int *> vp( 10 ); :T~Aa(%(  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); \8\)5#?  
/* --------------------------------------------- */ f.V;Hl,  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); qh Ezv~  
/* --------------------------------------------- */ A^7!:^%K  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); VlKy6PSIg  
  /* --------------------------------------------- */ ||v=in   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 2mL1BG=Yk  
/* --------------------------------------------- */ t}-[^|)7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 8Ml&lfn_8  
'Z2:u!E  
r}) 2-3ZA9  
gA ]7YHc  
看了之后,我们可以思考一些问题: mhTpR0  
1._1, _2是什么? ZK5(_qW&i  
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。 3oX%tx  
2._1 = 1是在做什么? 4X7y}F.J  
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。 Wz$%o'OnC  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 @k~?h=o\b  
 ToNi<~  
8?] :>  
三. 动工 '$Jt}O  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: eydVWVN  
ln.kEhQ3B  
8D]:>[|E  
n+@}8;oeP  
template < typename T > g+/%r91hZ  
class assignment !- f>*|@  
  { 3WyK!@{  
T value; j&E4|g (  
public : 5@c,iU-L  
assignment( const T & v) : value(v) {} zi:F/TlUC  
template < typename T2 > bb;fV  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } mY-Z$8r  
} ; KtJE  
;ak3 @Uee  
xVoWGz7  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 O$x-&pW`g  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 8 o8FL~&]  
m^ zx &  
m}.ru)^p  
{ frEVHw  
  class holder WO*yJ`9]  
  { I Vy,A7f  
public : Bc}<B:q%b  
template < typename T > `7jm   
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Fk D  
  { mOwgk7s[ J  
  return assignment < T > (t); > 7!aZO  
} _dqjRhu  
} ; _5a]pc$\Y]  
C>cc!+n%H  
R#~}ZUk2  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: G B!3` A%&  
7HPLD&WPt  
  static holder _1; ,4j$kR  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 VL5kjF3/  
=f@O~nGm  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .G+}Kn9!  
而不用手动写一个函数对象。 dgssX9g37  
$m/-E#I #Z  
<mHptgd,  
FcIH<_r  
四. 问题分析 $}oQ=+c5  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 h7Jo _L7  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 T~$ePVk>L  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 HY#7Ctn3  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 zc J]US  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 6bnAVTL5  
OxElvbM#  
五. 问题1:一致性 +C;ZO6%w  
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?| Y=X"YH|  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 MSeO#X  
wI>JOV7  
struct holder L:YsAv  
  { 1 hZM))  
  // y:4Sw#M%(  
  template < typename T > ;0E"4(S.q1  
T &   operator ()( const T & r) const fLI@;*hL0  
  { ;KQ'/nII  
  return (T & )r; 2BH>TmS  
} a2/r$Tgm  
} ; 9?D7"P+  
x+B~t4A  
这样的话assignment也必须相应改动: w%S<N  
5K'EuI)  
template < typename Left, typename Right > 7i{Rn K6*  
class assignment rQ}4\PTi  
  { qIjC-#a=m  
Left l; PB>p"[ap4  
Right r; W/oRt<:E  
public : N(vbo  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} OpxVy _5,  
template < typename T2 > Oi BK  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } {\|? {8f  
} ; u-UUF  
`H$s -PX  
同时,holder的operator=也需要改动: ;YZw{|gsh  
SJU93n"G/  
template < typename T > zQ{ Q>"-  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ("/*k  
  { $ O}gl Q  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 1\YX|  
} v{ C]\8  
 QN_5q5  
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。 V EY!0PIj  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 @mP@~  
/l(:H  
return l(rhs) = r; q,nj|9z V  
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。 gEKJrAA  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: }/c.>U  
P05_\ t  
template < typename Tp > sbK 0OA  
class constant_t ccD+o$7LT  
  { Xz]}cRQ[  
  const Tp t; aS~k.^N  
public : )\mklM9Z  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ([f6\Pw\ <  
template < typename T > x?CjRvT $  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const uzp !Y&C  
  { F!]UaEmV  
  return t; eg(xN/D  
} ;k b^mJE  
} ; h(/|`   
] (MXP,R  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 7h&xfrSrD  
下面就可以修改holder的operator=了 twgU ru  
0?p_|X'_  
template < typename T > Y2<#%@%4  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ULU ]k#  
  { #S<>+,Lk  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); }GkEv}~t  
} nWXI*%m5  
:Hd?0eZ|  
同时也要修改assignment的operator() CWBsiL f  
,}{E+e5jh7  
template < typename T2 > =Rb,`%  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } -^#Ix;%  
现在代码看起来就很一致了。  )_j.0a  
Y}1|/6eJ  
六. 问题2:链式操作 &OI=r vDmo  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 .\U+`>4av  
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。 ZLL0 6p   
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。 J|xqfY@+  
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。 a*SJHBB  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct qsJA|z&6x  
EiJSLL  
template < typename T > 6bb=;  
struct result_1 yvH:U5%  
  { d=>5%$:v  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 0*g psS  
} ; /_}v|E0  
H>M%5bj  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: (^Nf;E  
&q":o 'q  
template < typename T > ;U20g:K  
struct   ref |;D[Al5AMc  
  { 55$by.rf?  
typedef T & reference; j,1,;  
} ; <EBp X   
template < typename T > sXhtn' <v  
struct   ref < T &> ~Zj?%4  
  { a[(n91J0  
typedef T & reference; i(c2NPbX  
} ; Q;aZpi-E"  
E#HO0 ]S  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: &)bar.vw/  
%{HqF>=~  
template < typename T > /@wm?ft6Gk  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const wh*OD  
  { q1?2 U<  
  return l(t) = r(t); Szg<;._J  
} .5 dZaI)  
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。 @Rx/]wyH  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 K/%aoTO}  
QGshc  
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 Upv2s:wa}z  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: C62<pLJf  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 .Zwn{SMtu  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Np/[MC  
最后的布局是: iOJgZuP  
                Add }VFSF/\^  
              /   \ c89RuI `B~  
            Divide   5 5mFi)0={y  
            /   \ :_e.ch:4  
          _1     3 ax 3:rl  
似乎一切都解决了?不。 Q]|+Y0y}X  
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。 .qVdo+M%F  
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。 VWMCbg>R  
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: ;<MaCtDt  
(O<lVz@8  
template < typename Right > G+%ZN  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const M.IV{gj  
Right & rt) const Lqch~@E&%#  
  { . }=;]=  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3)3'-wu  
} %hTe%(e  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Jp= (Q]ab  
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。 vW4 f3(/  
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。 -_4! id  
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。 aoJ&< vl3  
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。 &pmJ:WO,h  
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? hqBwA1](a  
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: |RjjP 7  
R 7{ rY  
template < class Action > :ZzG5[o3  
class picker : public Action O! j@8~='  
  { p[/n[@<8=  
public : XBr>K> (  
picker( const Action & act) : Action(act) {} z?gJHN<  
  // all the operator overloaded Zv-6H*zM6  
} ; k,@1rOf  
Cu?$!|V  
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。 &1?Q]ZRp  
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: qh&K{r*T  
6Edqg   
template < typename Right > QU#/(N(U#T  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const '8Gw{&&  
  { R -h7c!ko  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Tl1?5  
} ~]yqJYiid^  
my} P\r.  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > L`Ic0}|lzy  
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。 Z7f~|}  
G6J3F  
template < typename T >   struct picker_maker CjST*(,b  
  { X:e'@]Z)?  
typedef picker < constant_t < T >   > result; N&GcWcq  
} ; 3{c&%F~!  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > *FAg^G&1  
  { N&ddO-r[s  
typedef picker < T > result; WI6er;D  
} ; K{iay g!k  
*1%g=vb  
下面总的结构就有了: {Ise (>V  
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。 \ agC Q&  
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。 7dakj>JM  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 %kUJ:lg;d  
至此链式操作完美实现。 !*cf}<Kmw  
},"g*  
mb/3 #)  
七. 问题3 O^<6`ku  
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。 P9'5=e@jB  
<T}#>xHs3  
template < typename T1, typename T2 > O:U@m@7  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \vT8 )\  
  { ^ ID%pd  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); nph{  
} %*/[aq,#  
'v,W gPe  
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: =DCQ!02  
/# eBDo  
template < typename T1, typename T2 > Ltj}>.+  
struct result_2 >2|#b  
  { [L\w] 6  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 0hv[Ff  
} ; Z/I!\  
eGE%c1H9a  
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? hT_snb;ow  
这个差事就留给了holder自己。 BNByaC  
    IM#+@vv  
DTJ  
template < int Order > Ky'^AN]  
class holder; u)V*o  
template <> PQ[TTLG\&  
class holder < 1 > K4rr.f6  
  { t.zSJ|T_&O  
public : z6!X+`&  
template < typename T > 'l}3Iua6qk  
  struct result_1 vIREvj#U  
  { m=K XMX  
  typedef T & result; ^w HMKC  
} ; .SsIU\[)  
template < typename T1, typename T2 > f^]AyU;F:  
  struct result_2 kj8zWG4KH  
  { `SG70/  
  typedef T1 & result; 5FzRusNiA  
} ; I)x:NF6JO  
template < typename T > :.~a[\C@V<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const jTqba:q@  
  { V.F 's(o  
  return (T & )r; nFP2wvFM  
} P]TT  
template < typename T1, typename T2 > 01dx}L@hz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8fN0"pymo  
  { d.+vjMI  
  return (T1 & )r1; X XF9oy8  
} JC#@sJ4az)  
} ; Dux`BKl  
G^R;~J*TDE  
template <> Y}Dp{  
class holder < 2 > DYl^6 ]  
  { oY] VP+b!  
public : 7Y)wu$!7}  
template < typename T >  ZBXGu f  
  struct result_1 r:q#l~;^  
  { 8iCI s=06  
  typedef T & result; sH]AB =_  
} ; *HC8kD a%$  
template < typename T1, typename T2 > Y1~SGg7(@  
  struct result_2 =j{jylC  
  { 9t[278B6  
  typedef T2 & result; WNx^Rg" >'  
} ; ZChY:I$<  
template < typename T > e!8_3BE  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const R*y[/Aw  
  { @v'D9 ?  
  return (T & )r; I>xB.$A  
} 4"2/"D0  
template < typename T1, typename T2 > c,qCZ-.Sg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )k1,oUx  
  { \XN5))  
  return (T2 & )r2; @b/2'  
} KH7]`CU  
} ; KCFwO'  
c>R(Fs|6  
(w- u"1&  
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> >。 @r43F$bcqo  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ~Qsj)9  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: $O>@(K  
Jv<)/Km`  
return l(i, j) = r(i, j); Id*^H:]C#  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) g#:XN  
GW#kaqC1  
  return ( int & )i; :2My|3H\  
  return ( int & )j; z]YhQIU4n8  
最后执行i = j; {|gJC>f@  
可见,参数被正确的选择了。 z|<oxF.  
]Yu+M3Fq  
_HK& KY  
8?YW i  
`|w#K28t"  
八. 中期总结 &V3oW1*W  
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: gdK/:%u3  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 $.1'Ym  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 HH#i.s2  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor PPPwDsJ  
}ELCnN  
:U q]~e  
_e_%U<\4  
w3N%J>4_E  
DRoxw24  
九. 简化 iq:[+  
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。 48Lmy<}*  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 [J`G`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: xW9 s[X  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 X-,y[ )  
  +-*/&|^等 e W)I}z +{  
2. 返回引用。 \Ji2u GT  
  =,各种复合赋值等 ws?s   
3. 返回固定类型。 )T5h\ZO`;  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 7 !.8#A':  
4. 原样返回。 A4FDR#  
  operator, y7-:l u$9  
5. 返回解引用的类型。 j~H`*R=ld#  
  operator*(单目) UMwMXmZNJ  
6. 返回地址。 $jm<' 4  
  operator&(单目) s~ZFVi-i  
7. 下表访问返回类型。 xJLO\B+gM  
  operator[] =k= 2~ j  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 +i#sS19h  
  operator<<和operator>> 8{fz0H.<?  
[0ffOTy  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Q3%# o+R>  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ]3,.g)U*m  
{U '&9_y  
template < typename Left > Z_ gV Ya  
struct value_return 0,$-)SkT  
  { x5z4Yv^ m  
template < typename T > !K3cf]2UD  
  struct result_1 :@`(}5F4  
  { Hq\E 06S@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; HL}~W}!j  
} ; ?  < O  
F2`htM@,  
template < typename T1, typename T2 > XQJ^)d00h  
  struct result_2 FgQ_a/*  
  { hAr[atu87  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; .hlQ?\  
} ; RvSq KW8  
} ; kad;Wa#h  
V"by9p|V`  
TflS@Z7C  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 9g &Ch9-/  
BZ;}ROmqk  
下面我们来剥离functor中的operator() Ym.l@(  
首先operator里面的代码全是下面的形式: zt[4_;2Y  
+:]Aqyc\  
return l(t) op r(t) EPe]-C`  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) NVc! g  
return op l(t) X ' #$e{  
return op l(t1, t2) y{`(|,[  
return l(t) op *Qg5Z   
return l(t1, t2) op ZE8/ m")  
return l(t)[r(t)] {p e7]P?  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] HCx%_9xlm  
'ztL3(|X6  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: !P~ PF:W~|  
单目: return f(l(t), r(t)); \l]pe|0EW  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); %g0z) J  
双目: return f(l(t)); >1r[]&8  
return f(l(t1, t2)); |)?aH2IL  
下面就是f的实现,以operator/为例 1t[;`iZ  
C^,4`OI  
struct meta_divide 6A$_&?  
  { " _:iK]  
template < typename T1, typename T2 > 5]H))}9>d  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) YBtq0c  
  { Gf H*,1x  
  return t1 / t2; Q"_T2fl]vP  
} Ig02M_  
} ; 8|5Gv  
jSie&V@px  
这个工作可以让宏来做: xTJ Sr2f  
&e-#|p#v  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ H~?*KcZ 0\  
template < typename T1, typename T2 > \ ~m?74^ i  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; FDF3zzP0  
以后可以直接用 3?.1~"-J  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ~?AC:  
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 ~aJW"\{  
(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。。。) 5u;Rr 1D  
&RK H2R  
W;Ud<7<;Z  
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 &'5@azU  
JrCf,?L^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > mL:m;>JJ n  
class unary_op : public Rettype =vqsd4  
  { xSpMyXrQ  
    Left l; .cg=  
public : r5MxjuOB1  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} E-UB -"6  
;cv.f>Cm  
template < typename T > zwM"`z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T} n N=Q4  
      { ^>N8*=y  
      return FuncType::execute(l(t)); /S:w&5e  
    } MU_!&(X_  
S}oG.r 9  
    template < typename T1, typename T2 > 42rj6m\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fL ~1  
      { ?,ZELpg n  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); = EQN-{#  
    } + ,@ FxZl  
} ; {0is wq'J  
&$mZ?%^C  
Op`I;Q #%d  
同样还可以申明一个binary_op e Wb0^8_  
xS= _yO9-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <8u>_o6  
class binary_op : public Rettype 5;IT64&]  
  { _PK}rr?"7O  
    Left l; $Y8>_6%+T  
Right r; oN *SRaAp  
public : Mw/?wtW  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} b;S6'7Jf9  
N]B)Fb  
template < typename T > VZ\O9lD  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a?5WKO  
      { 0CPxIF&  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); kUNj4xp)  
    } 3>RcWy;1i  
GwcI0~5  
    template < typename T1, typename T2 > fuq( 2&^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "6?lQw e  
      { # v{Y=$L  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); T"n{WmVQ  
    } -glugVq  
} ; Rw{$L~\  
5\okU"{d7  
6ayy[5tW  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 U z"sdi  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ?n)Xw)]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) !n|#|.0m  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 EJ1Bq>u7  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ARPKzF`Wq  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 10mK}HT>4B  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 }7K@e;YUg  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) k/%#>  
下面是修改过的unary_op 59V#FWe-  
OkLz^R?d  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 3)}(M  
class unary_op W%TQYR  
  { +wipfL~&S  
Left l; T YYp"wx  
  G 0hYFc u  
public : @&;(D!_&  
Z+ixRch@-s  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} &,J*_F<s2<  
M|d={o9Hp  
template < typename T > *RBV'b  
  struct result_1 (B@X[~  
  { )T9;6R$b  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; bG "H D?A_  
} ; " jT#bIm  
C@1CanL@3  
template < typename T1, typename T2 > Bp :~bHf  
  struct result_2 =-_)$GOI'  
  { <0#^7Z  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;(7-WnU8N  
} ; ',GV6kt_k  
o7.e'1@  
template < typename T1, typename T2 > $*k)|4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^ oYPyk`9  
  { N#4N?BBP"  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); wzd`l?o,  
} ndw7v  
;+sl7qlA4  
template < typename T > xOythvO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t-WjL@$F/  
  { 6O pa{]  
  return OpClass::execute(lt(t)); r088aUO P  
} ^5>s7SGB"  
$_sYfU9  
} ; jo}1u_OJ  
%<ic%gt`#  
v9=}S\=Cd  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug s.VA!@F5  
好啦,现在才真正完美了。 /Y,r@D  
现在在picker里面就可以这么添加了: F|Q H  
3V?817&6z  
template < typename Right > ) V36t{  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Z&Ue|Z4Qt  
  { +c--&tBo  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); iwU[6A  
} =Q-k'=6\  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 );Z]SGd  
m[spn@SF  
#n3ykzoqIX  
dy<27=  
>.e+S?o  
十. bind \7Qb229?  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 b0rX QMu  
先来分析一下一段例子 \:Za[6  
; DDe.f"  
Q8q@Y R#  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Zsj`F9*e  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 dQD$K|aUp  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 sHdp  
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。 _\\ -md:  
我们来写个简单的。 dFW.}"^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: yzR=A%V8A  
对于函数对象类的版本: s5&=Bsv  
Lg4YED9#  
template < typename Func > /ylc*3e'4  
struct functor_trait H=p`T+  
  { -R0/o7  
typedef typename Func::result_type result_type; zT[6eZ8m  
} ; w^HjZV  
对于无参数函数的版本:  Qqc]aVRF  
O-#TZ   
template < typename Ret > ?,)"~c$hZ  
struct functor_trait < Ret ( * )() > XN#&NT{t}  
  { + BL{@,zr  
typedef Ret result_type; +Rwx% =  
} ; wfR&li{  
对于单参数函数的版本: o r2|O#=  
/:Lu_)5   
template < typename Ret, typename V1 > E7nFb:zlV  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > _w!a`w*3  
  { &eQJfc\a  
typedef Ret result_type; O("Uq../3  
} ; .Q* 'r& n  
对于双参数函数的版本: gmP9j)V6  
19t{|w<  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > z)-c#F@%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > I4=Xb^Ux  
  { =rFN1M/n{E  
typedef Ret result_type; =lp1Z>  
} ; eg<pa'Hw  
等等。。。 Zb_apjg[4  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy =:=/Gz1  
`s"d]/85VW  
template < typename Func > O=}g 4c  
struct func_return XRtD< jlA"  
  { 'wQv3 ;  
template < typename T > Fky?\ec  
  struct result_1 D-&a n@  
  { ]s_8A`vm  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; lG:kAtx4  
} ; !L$x:/R9M  
?X9U TOx  
template < typename T1, typename T2 > 4w93}t.z  
  struct result_2 Z[?mc|*x  
  { $IX\O  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; O )d[8jw"  
} ; F #`=oM $5  
} ; fjG&`m#"  
wTc)S6%7  
j:,9%tg  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 !*{q^IO9v&  
=(o']ZaaA  
template < typename Func, typename aPicker > d`y!cu2}  
class binder_1 5,)vJ,fs  
  { (xpn`NA  
Func fn; :"1|AJo)  
aPicker pk; ]a'99^?\  
public : zjl!9M!  
h6:#!Rg  
template < typename T > wT,R0~V0  
  struct result_1 F3M aqr y  
  { "i^ GmVn  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ravyiO L  
} ; aZS7sV28  
!&^gaUa{  
template < typename T1, typename T2 > 8LzBh_J?  
  struct result_2 u<xo/=Z  
  { =r2]uW9  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (s<s@`  
} ; ;C.S3}  
i^msjA  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ac{?+]8}  
?)D^~/ A  
template < typename T > Vvp[P >  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T{v>-xBRy  
  { w_tJ7pz8T  
  return fn(pk(t)); (Z] HX@"{J  
} Kn`M4 O  
template < typename T1, typename T2 > >l']H*&B<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4T6 {Y  
  { IxZb$h[  
  return fn(pk(t1, t2)); V)ig)(CT  
} Y f@e=:  
} ; L{-LX= G^  
=c.5874A`  
fWnD\mx?0  
一目了然不是么? ]6r;}1c  
最后实现bind M5357Q  
NPa\Cg[  
>$WQxbwM(  
template < typename Func, typename aPicker > e'%v1-&sP  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) "qz3u`[o  
  { rwLAW"0Qz  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); B;>{0 s  
} i%m"@7.kk  
W,5Hx1z R  
2个以上参数的bind可以同理实现。 W !w,f;  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 XRx+Dddt;  
T;TA7{B  
十一. phoenix @gC=$A#  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: -VKS~{  
FY{e2~gi  
for_each(v.begin(), v.end(), CC=d I  
( Mn1Pt|_@!  
do_ aT!'}GjL  
[ nfSbM3D]h  
  cout << _1 <<   " , " nn/?fIZN4  
] E>'a,!QPv  
.while_( -- _1), c/N@zum,{  
cout << var( " \n " ) "5R~(+~<@  
) \MC-4Yz  
); EP'h@zdz  
@hQlrq5c  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Q/uwQ o/  
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 g- AHdYJ  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 !* Ti}oIo&  
那么我们就照着这个思路来实现吧: g9D^)V  
9vUO *D  
!U9|x\BqJ2  
template < typename Cond, typename Actor > h,aAw#NE*  
class do_while ryF7  
  { f"7O  "6  
Cond cd; 3~S'LxV  
Actor act; IN8>ZV`j)  
public : 00v&lQBW  
template < typename T > ]^':Bmq  
  struct result_1 |8> 3`w!  
  { [[PEa-992  
  typedef int result_type; poGc a1  
} ; !tfb*@{;'  
IW 21T   
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} U*Ge<(v$  
m8'C_U^89  
template < typename T > FuI73  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *f& EoUk}F  
  { {!6/x9>  
  do |8mhp.7  
    { t@u7RL*n:<  
  act(t); w(kf  
  } pyLRgD0 g  
  while (cd(t)); kB?al#`  
  return   0 ; ]f+ csB  
} p' M%XBu  
} ; Bm&kkx.9P  
~|<WHHN (  
\fA{1  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). bM8If"  
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。 mPI8_5V8]  
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。 0/S_e)U  
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。 L}@c6fHG  
下面就是产生这个functor的类: :RoBl3X=  
y_\p=0t8  
}*.0N;;C  
template < typename Actor > *K> l*l(f]  
class do_while_actor ^Wxad?@  
  { >:D j\"o  
Actor act; ]|`C uc  
public : *`ZH` V  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} q_-7i  
n6s}ww)  
template < typename Cond > n 1!?"m!  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; afYc\-"  
} ; /|xra8?H[  
J7r|atSk  
fS~;>n%R  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 oc8:r  
最后,是那个do_ =Umw$+fJr  
sB;@>NY  
8_T6_jL<  
class do_while_invoker 5:'hj$~|\1  
  { B}PIRk@a1  
public : 8\{^|y9-  
template < typename Actor > X]P:CY  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const C@th O  
  { xg)v0y~  
  return do_while_actor < Actor > (act); PRz/inru-  
} _YcA+3ZL  
} do_; f=)2f =  
Me 5_4H&Sg  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? #1>X58I^  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 JV;OGh>  
最后来说说怎么处理break和continue ]T%rjsN  
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。 6Cn+e.j@  
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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