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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda o'x_g^ Y  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ZaEBdBv  
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, B`RW-14g  
uAPLT~  
)w }*PL  
B}TInI%H  
  class filler Nlf&]^4(0  
  { j`LT`p"9S  
public : x|~D(zo  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} MkluK=$  
} ; (&N$W&  
8KtF<`A)  
yK @X^jf  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: % @^VrhS  
37ri b  
he#Tr'j  
`Tm8TZd66  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ?j^?@%f0  
Bv |jo&0n  
hg86#jq%  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 e\|E; l  
V, "AG  
TZ[F u{gZ  
.{Eg(1At  
二. 战前分析 +Fkx")  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ZQ-z2s9U  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 =t>`< T|(  
<R]Wy}2-  
#L+s%OJ`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^*owD;]4_  
  /* --------------------------------------------- */ LeRh (a`=$  
vector < int *> vp( 10 ); >P]I&S-.  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); w~FO:/  
/* --------------------------------------------- */ XN0RT>@  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 8xGkh?%  
/* --------------------------------------------- */ ogh2kht  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); BYA=M*f  
  /* --------------------------------------------- */ Y9(i}uTi  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); []]LyWk  
/* --------------------------------------------- */ y&O_Jyg<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); c9_4 ohB  
h.+,*9T\  
zDQ\PZ~  
Y;F,GxR}  
看了之后,我们可以思考一些问题: uJAB)ti2I  
1._1, _2是什么? ?;r7j V/`j  
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。 oq m{<g?2  
2._1 = 1是在做什么? tX2>a  
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。 U:\oGa84A  
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。 ,r)d#8  
Vm5P@RU$w;  
:-jP8X  
三. 动工 JeSkNs|vB  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 6`PGV+3j  
;{)@ghD  
'kONb  
? wiq 3f6  
template < typename T > UVuuIW0k  
class assignment zYl+BM-j,6  
  { qcoZ2VJ hh  
T value; ',-X#u  
public : p`V9+CA  
assignment( const T & v) : value(v) {} [}g5Z=l  
template < typename T2 > # JT%]!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 74!JPOpQH  
} ; kTe<1^,m  
|D_n4#X7u  
&I">{J<  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 _:z;j{@4  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment a/xCl :=8q  
4xC6#:8  
q\b9e&2Y  
E52:c]<'m  
  class holder O9 r44ww  
  { 'k) P(H  
public : kys-~&@+  
template < typename T > +GEKg~/4e  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ^{,}, i  
  { J'oz P^N  
  return assignment < T > (t); d=Ihl30m  
} >L3p qK   
} ; (#>5j7i8#  
mi3q1npb7[  
pc(9(. |  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: [+2^n7R  
A=>6$L];'  
  static holder _1; .St h  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写  6}ewBAq%  
P>cJ~F M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); X>YOo~yS5  
而不用手动写一个函数对象。 G5@@m-  
Xrs~ove1V  
#rL@  
yD'h5)yu  
四. 问题分析 8TM=AV  
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。 M%LwC/h:,  
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。 p_ y*-,W (  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 D%}o26K.C  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 0md{e`'q:  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 , 0ja_  
O-m}P  
五. 问题1:一致性 Ji:@z%osr  
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?| h*'5h!  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 DxG'/5jQ[  
J*k=|+[  
struct holder Vc<n6  
  { `t"Kq+  
  // (8/xSOZ[  
  template < typename T > PhdL@Mr  
T &   operator ()( const T & r) const T+( A7Qrx%  
  { a,\u|T:g  
  return (T & )r; dXN&<Q,  
} U5s]dUs (  
} ; 6XqO' G  
1a4$. {  
这样的话assignment也必须相应改动: `2+52q<FO  
f2XD^:Gc  
template < typename Left, typename Right > .;Yei6H  
class assignment p =O1aM  
  { G7xjW6^T  
Left l; ` &DiM@Sm  
Right r; #J9XcD{1  
public : uQ)]g  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $^GnY7$!>  
template < typename T2 > &WS%sE{p_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ~)(Dm+vZ  
} ; 1.CYs<  
AX?6Q4Gq1  
同时,holder的operator=也需要改动: wEqCuhZ  
)f|6=x4  
template < typename T > X^)5O>>|t  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const h{9 pr  
  { g_=ZcGC  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); SJe;T  
} m#P&Yd4T  
W;yZ$k#q}(  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 s)=7tHoqB)  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Ews Ja3 `  
|'#NDFI>}  
return l(rhs) = r; w?"l4.E%  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ^hJ ,1{o  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: vN+!l3O  
=$J2  
template < typename Tp > CQHlSV W  
class constant_t dDn:^)  
  { /vKDlCH*  
  const Tp t; -tJ*F!w6U  
public : L"0L_G  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} j/\XeG>  
template < typename T > jHzb,&  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const "a7d`l:  
  { otx7J\4  
  return t; mB`r6'#=  
} I Cs1=  
} ; A>k;o0r  
7y3; F7V  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 C_/oORvK  
下面就可以修改holder的operator=了 ycN_<  
b6ddXM\Z  
template < typename T > J(]nPwm=.-  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const AseY.0  
  { .nN7*))Fj  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); "lt[)3*  
} Z:{Z&HQC  
*W  l{2&  
同时也要修改assignment的operator() $qqusa}`K  
([|M,P6e)U  
template < typename T2 > bYfcn]N  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } uQlVzN.?  
现在代码看起来就很一致了。 SF7Kb`>Y  
'1+ Bgf  
六. 问题2:链式操作 ~[{| s' )  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ()Z$j,2  
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。 %F7k| Na  
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。 *!/9?M{p  
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。 //(c 1/s  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 4^r}&9C ~  
3 V<8  
template < typename T > Ic*Q(X  
struct result_1 P-C_sj A7  
  { Gu-Sv!4p  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; TL5bX+  
} ; { !w]t?h  
f"Z2&Y@  
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: C,E 5/XW  
8`D_"3j3g\  
template < typename T > _Cxs"to  
struct   ref |7argk+  
  { g!8-yri  
typedef T & reference; q/Q*1  
} ; lyyi?/W%  
template < typename T > v{9eEk1  
struct   ref < T &> ci!c7 ,'c  
  { `7LdF,OdE  
typedef T & reference; xc!"?&\*  
} ; =]K;"  
%A|9=x*  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Usx8  U  
7jQOwzj  
template < typename T > V>>"nf,YO  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const s3Pr$h  
  { d,tGW  
  return l(t) = r(t); @G@,)`p4?  
} 8M <q-sn4B  
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。 i 3?=up!  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 wuR Q H]N  
jdqVS@SD  
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 9)9p<(b $  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: aAhXHsZ|26  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 _bRd2k,  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 |`B*\\1  
最后的布局是: c>!zJA B  
                Add I|8'#QX  
              /   \ {]BPSj{B  
            Divide   5 R/Y9t8kk  
            /   \ 6[b'60CuZL  
          _1     3 .0+=#G>  
似乎一切都解决了?不。 a|?&  
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。 t.Q}V5t{g  
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。 Fjch<gAofS  
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: X67^@~l  
zW.I7Z0^  
template < typename Right > Gmi ^2?Z(  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const %Z_/MNI  
Right & rt) const B?n 6o|8  
  { a@4 Z x  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); J< Ljg<t+  
} rH Y SS0*3  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 r:;nv D  
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。 eYNu78u   
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。 R<(kiD\?]  
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。 >1uo5,wrF  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 M:TN^ rA|  
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? ),cozN=NM  
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: m-T@Og  
]+4QsoFNt  
template < class Action > 9|BH/&$  
class picker : public Action v<0\+}T1R  
  { C.]\4e  
public : NSs"I]  
picker( const Action & act) : Action(act) {} |z.x M>  
  // all the operator overloaded zP554Gr?  
} ; OeMI  
z3-A2#c  
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。  #dO8) t  
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: ]? 2xS?vd  
Y6W#u iqk  
template < typename Right > xD.Uh}:J  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ;@ <E  
  { S2+X/YeB  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); TwfQq`  
} [p Y1\$,  
}^Ymg7wA  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Y9<N#h#  
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。 "kb[}r4?  
wmV7g7t6  
template < typename T >   struct picker_maker IN^dJ^1+  
  { b?^CnMO  
typedef picker < constant_t < T >   > result; |7# S0Ca@  
} ; <Jc :a?ICe  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > aw\0\'}  
  { 6lAHB*`  
typedef picker < T > result; e0Jz|?d=  
} ; ztEM>xsk  
8pXului  
下面总的结构就有了: F[@M?  
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。 '}5Yc,  
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。 ^{}$o#iof  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 :aHLr[%Mz  
至此链式操作完美实现。 ~bD'QMk  
b[/uSwvi  
EP'I  
七. 问题3 (5/>arDn  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 x{_3/4  
Z#vU~1W  
template < typename T1, typename T2 > WU +OS(  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bXNM.K  
  { /^pPT6  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); AZH= r S`  
} DG-XX.:z  
/idrb c  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: PZ.q  
Hx?OCGj=S*  
template < typename T1, typename T2 > `#3FvP@&  
struct result_2 d:!A`sk7  
  { &_dM2lj{  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; b haYbiX?  
} ; 1yd}F`{8UF  
eqQ=HT7J  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? )|N_Q}  
这个差事就留给了holder自己。 U9t-(`[j?  
    e-EY]%JO  
H"vkp~u]I  
template < int Order > f=--$o0U~  
class holder; oYR OGU  
template <> a d#4W0@S  
class holder < 1 > RQO&F$R=  
  { WlHK  
public : De`p@`+<#~  
template < typename T > Bm$(4  
  struct result_1 iOrpr,@  
  { xcM*D3  
  typedef T & result; xe@11/F  
} ; jnIf (a  
template < typename T1, typename T2 > E (-@F%Q  
  struct result_2 *-`-P  
  { s ;2ih)[  
  typedef T1 & result; GyQ9we~  
} ; TsF>Y""*M  
template < typename T > ; S~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %DhM}f  
  { []l2 `fS#  
  return (T & )r; -$sVqR>_  
} =;(y5c  
template < typename T1, typename T2 > $_f"NE}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const B1i&HoGbz  
  { <44A*ux  
  return (T1 & )r1; d:8c}t2X  
} Xy]Pmt  
} ; ]$&N"&q  
]114\JE  
template <> k9m9IE"9=$  
class holder < 2 > "I,=L;p  
  { s"JD,gm$  
public : brEA-xNWQ  
template < typename T > 952l1c!  
  struct result_1 9A,ok[J  
  { l4$Iv:  
  typedef T & result; 9Q>85IiT  
} ; h.jO3q  
template < typename T1, typename T2 > iHKX#*  
  struct result_2 *Xl,w2@  
  { 7m4*dBTr  
  typedef T2 & result; b'%)?{E  
} ; @! {Y9k2  
template < typename T > H b?0?^#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const b?K`DUju{0  
  { ]Ns)fr 6  
  return (T & )r; 2 9#jKh  
} i]15g@  
template < typename T1, typename T2 >  &4{!5r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Z=dM7Lj*  
  { 5m2f\^U  
  return (T2 & )r2; |8?DQhd}  
} $X,dQ]M  
} ; &embAqW:  
H/y,}z  
5?q 6g  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 g'AxJ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: H[RX~Xk2E  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Wv||9[Rd  
MK(~  
return l(i, j) = r(i, j); ?I$-im  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 8Si3 aq3  
tl; b~k  
  return ( int & )i; @`qB[<t8:<  
  return ( int & )j; =Z ql6D  
最后执行i = j; Zs4NN 2~  
可见,参数被正确的选择了。 x4K A8  
~owodc  
{&J~P&,k  
pI_dV44W  
'Y.6sB  
八. 中期总结 hr!'  
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: Cu!]-c{  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 3m| C8:  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 CeeAw_*@  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 4fL`.n1^  
bObsj]  
loC~wm%Ql  
lQd7p+ 21  
s94 *uZ(C/  
ia(`3r  
九. 简化 +I?k8 ',pi  
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。 3YJ"[$w='(  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 u HW'F(;  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 9VanR ::XX  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 2$ &B@\WY  
  +-*/&|^等 \2]_NU5.  
2. 返回引用。 w {"1V7|  
  =,各种复合赋值等 AVm+ 1  
3. 返回固定类型。 G{I),Y~IF  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) )_1 GPS  
4. 原样返回。 g+5c"Yk+u~  
  operator, e,&#,O  
5. 返回解引用的类型。 a9UXg< 4  
  operator*(单目) Rw|'LaW  
6. 返回地址。 S8Y\@C?5  
  operator&(单目) Le:(;:eL>t  
7. 下表访问返回类型。 #y[U2s Se  
  operator[] !-.GfI:q  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Io|D u  
  operator<<和operator>> ""Da 2Md  
:PtZKt;~X  
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。 kY @(-  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ?^M,Mt  
L SP p  
template < typename Left > &!OEd ]  
struct value_return DzQ  
  { Zk`yd8C  
template < typename T > Fs].Fa  
  struct result_1 fCwE1r*^  
  { R(`:~@ 3\6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 993f6  
} ; #{PwEX !Ct  
5nUJ9sqA  
template < typename T1, typename T2 > z9*e%$+S  
  struct result_2 7/ ?QZN  
  { h%krA<G9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; t* =[RS*  
} ; An$2='=/  
} ; xH xTL>,?  
Vv45w#w;  
X!p`|i  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait qh:Bc$S  
=o~GLbsER  
下面我们来剥离functor中的operator() #3QPcoxa  
首先operator里面的代码全是下面的形式: lQ-<T<g  
&CQO+Yr$l  
return l(t) op r(t) w?8SQI,~X  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) K5jt(7i  
return op l(t) Aj)Q#Fd[  
return op l(t1, t2) ?9kC[4G  
return l(t) op L%T(H<G  
return l(t1, t2) op pA6KiY&  
return l(t)[r(t)] ,|{`(y/v  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] !Aw^X} C  
Lr:Qc#2  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ujZ`T0  
单目: return f(l(t), r(t)); =/!lK&  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); `8ac;b  
双目: return f(l(t)); W<r<K=`5P  
return f(l(t1, t2)); ('tXv"fT  
下面就是f的实现,以operator/为例 T&?g)  
m$fEk,d  
struct meta_divide [OW <<6  
  { <X:JMj+  
template < typename T1, typename T2 > 9%"7~YCDas  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) }IyF |[  
  { Uj):}xgi'  
  return t1 / t2; #;]#NqFX  
} %.Ma_4o Z  
} ; #i[:oC6m:  
@-'a{hBR  
这个工作可以让宏来做:  USV DDqZ  
Io1j%T#ZT  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ H~a ~ 'tm  
template < typename T1, typename T2 > \ P:"R;YCvE  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; s-$ Wc) l  
以后可以直接用 "' JnFM  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) j uA@"SG  
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 RdYmh>c  
(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。。。) ; oyV8P$  
eV[{c %wN:  
xB *b7-a  
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 gV2vwe  
)`DVPudiy  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > T/_u;My;  
class unary_op : public Rettype  E^1yU  
  { c/|{yp$Ga>  
    Left l; x>yqEdR=o  
public : g8<ODU0[g  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~#r>@C  
;@wa\H[3v2  
template < typename T > (Q*q# U  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ew/MSl6}  
      { y, l[v39  
      return FuncType::execute(l(t)); \@gV$+{9  
    } v$y\X3)mB  
a*P v^Np-v  
    template < typename T1, typename T2 > uY]';Ot G  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UPhO =G  
      { X+4Uh I  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Kxsd@^E  
    } ?"yjgt7+y  
} ; 2(eO5.FYF  
MhMiSsZ  
{7:1F)Pj  
同样还可以申明一个binary_op '12m4quO  
ef)RlzL Oq  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )s!A\a`vEd  
class binary_op : public Rettype /!]K+6>u  
  { E{,Wp U  
    Left l; '.v;/[0  
Right r; q[U pP`Z%  
public : o?a2wY^_  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Ne u$SP  
~VsN\!G  
template < typename T > f#s6 'g  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EXSH{P O+  
      { f7&ni#^Ztj  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ?p{ -Yp*h  
    } %w&+o.k/  
ug%7}&  
    template < typename T1, typename T2 > 9O- otAGM  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 94!} Z>  
      { )v(rEY  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); rO}1E<g (  
    } 2m$C;j!D  
} ;  KcT(/!  
\(??Ytc<B  
*$cx7yJ  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Ja1`S+  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 FO>?>tK 0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) U%F a.bL~  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。  D?Beg F  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! i6bUJtL  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 56Lxr{+X  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 B}7j20:Z  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) B/16EuH#  
下面是修改过的unary_op VK/L}^=GOO  
d\-*Fmp(S  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > -[*y{K@dh  
class unary_op /\,3AInLb  
  { N(i.E5&9  
Left l; 7oC8I D  
  z$ QoMq]  
public : HMD\)vMK6  
rrC\4#H[??  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} [m! P(o  
`j {q  
template < typename T > y /vc\e  
  struct result_1 ,]t_9B QK  
  { -V2f.QE%  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; |Fx *,91  
} ; `)$G}7cRUH  
jp "Q[gR##  
template < typename T1, typename T2 > ZG+FX:v  
  struct result_2 83]m/Iz  
  { e)s l  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; WNeBthq6  
} ; nWc@ufY  
7z{N}  
template < typename T1, typename T2 > +P 9eE,WR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7m%12=Im5  
  { xVYa-I[Z  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); "3++S  
} d=D#cs;\  
$v_&j E  
template < typename T > z&c}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q77qdm q7  
  { M*cF'go  
  return OpClass::execute(lt(t)); <H#0pFB  
} LRaO}-<b  
V$FZVG/@#  
} ; I5QtPqB>  
= [: E  
0t(c84o5  
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 >S0kiGDV{  
好啦,现在才真正完美了。 i`<L#6RBT  
现在在picker里面就可以这么添加了: QrFKjmD<  
KSS]%66Y  
template < typename Right > J"S(GL  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const F/1m&1t  
  { 0;)Q  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 6WIs*$T2*  
} t_16icF9U  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 X!ldL|Ua%  
jAcKSx$}y"  
9 !UNO  
av5a2r0W1  
V )UtU L  
十. bind 3G<4rH]  
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。 ? F!c"+C  
先来分析一下一段例子 8lDb<i  
Sp?e!`|8  
;/pI@C k  
int foo( int x, int y) { return x - y;} G;W2Z,  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 9c*B%A8J  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 -F*vN'  
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。 D@.qdRc3  
我们来写个简单的。 <]DUJuF-M  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Og@{6>  
对于函数对象类的版本: XpkOCo02  
T>b"Gj/  
template < typename Func > G3]#Du  
struct functor_trait _emW#*V  
  { '|yCDBu  
typedef typename Func::result_type result_type; `jr?I {m;  
} ; <HN{.p{  
对于无参数函数的版本: m__pQu:  
2P^qZDG 8I  
template < typename Ret > _/%,cYVc8!  
struct functor_trait < Ret ( * )() > -r3 s{HO  
  { i'>5vU0?3  
typedef Ret result_type; |#SZd Xg  
} ; @^.W|Zh[&  
对于单参数函数的版本: ITn PF{N  
L1DH9wiQi  
template < typename Ret, typename V1 > `]@=Hx(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > u-:3C<&>  
  { Gky^S#  
typedef Ret result_type; pWv1XTs@t:  
} ; N]| >\  
对于双参数函数的版本: s0D4K  
H=f| X<8  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > `=,emP&(H&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > rcMf1\  
  { Kdp($L9r  
typedef Ret result_type; { %]imf|g.  
} ; o59$v X,  
等等。。。 ^[Ka+E^Q  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy )7 8T+7Kq  
$7g+/3Fu^  
template < typename Func > +DR$>a  
struct func_return #RU8 yT  
  { [ >\|QS|  
template < typename T > j4 #uj[A  
  struct result_1 8=joVbs  
  { $of2lA  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; kL0K[O  
} ; #C?M-  
{Y Y,{H  
template < typename T1, typename T2 > zUv#%Q8vw  
  struct result_2 btq 4diW  
  { 9:VUtx#}2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -rm[.  
} ; c-Yd> 4+ 1  
} ; PRTjXq6)5  
/"j 3B\`?  
ty pbwfM]  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 p@4GI[4  
5~:/%+F0=  
template < typename Func, typename aPicker > 25{_x3t^  
class binder_1 SZHgXl3:  
  { }b&S3?ONt  
Func fn; >,]8iMh  
aPicker pk; PS[ C!s&KE  
public : vI5lp5( -3  
NM![WvtjW  
template < typename T > 6:Z8d%Z  
  struct result_1 0.n[_?<(  
  { Q-gVg%'7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Y-YuY  
} ; DyGls8<\!  
t S]  
template < typename T1, typename T2 > T:Klr=&V  
  struct result_2 LjG^c>[:m  
  { fTvm2+.nX  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |.UY' B  
} ; }P fAf  
M %!;5  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ^sLx3a  
0x!&>  
template < typename T > <c pck  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ls9NQy  
  { c8JW]A`9b)  
  return fn(pk(t)); =ZIT!B?4  
} K\F0nToJ.  
template < typename T1, typename T2 > gtA34iw  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JL= cIH8  
  { &HM-UC|  
  return fn(pk(t1, t2)); qMNW w\k  
} #lLUBJ#:  
} ; ([u|j  
= (F   
E s5: S#  
一目了然不是么? == 5F[UX  
最后实现bind *n? 1C"l  
yS\&2"o  
!rM~   
template < typename Func, typename aPicker > :-k|jt  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) .9qK88fUR  
  { r<e%;S  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 9RaO[j`  
} mUh]`/MK$  
~hLan&T  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ^[tE^(|T  
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。 MePD:;mm^  
(8JU!lin  
十一. phoenix LmF,en5  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 6gg8 h>b  
*Y m? gCig  
for_each(v.begin(), v.end(), "#j}F u_!  
( fe?Z33V  
do_ ^"/^)Lb!@M  
[ 2@D`^]]  
  cout << _1 <<   " , " R2~Tr$:  
] bV_nYpo  
.while_( -- _1), ;Ba%aaHl  
cout << var( " \n " ) Z',!LK!  
) u*l|MIi6J  
); V)`2 Kw  
hArY$T&MB  
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: %iN>4;T8  
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 0mY Y:?v  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 .V?:&_}_I6  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 4>hHUz[_  
]k0 jmE  
OU[<\d  
template < typename Cond, typename Actor > _!\d?]Ya  
class do_while :gh[BeqQ)  
  { V#t_gS  
Cond cd; %BqaVOKJ"f  
Actor act; x*Lt]]A  
public : ^OR0Vp>L  
template < typename T > &],uD3:5O  
  struct result_1 >H2`4]4]  
  { n|SV)92o1  
  typedef int result_type; RK>Pe3<  
} ; WSkGVQu  
K}V CFV  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} NO"PO @&Wk  
*Z5^WHwg  
template < typename T > XpIiJry!6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /:&!o2&1H  
  { kI\m0];KnQ  
  do }'X=&3m  
    { U@lc 1#  
  act(t); *sho/[~_  
  } }I"C4'(a  
  while (cd(t)); kIrrbD  
  return   0 ; uy'ghF  
} 7io["zW  
} ; $Gn.G_"v  
 R$a<=  
,g`%+s7u  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 8!g `bC#%  
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。 )&DAbB!O  
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_b[*  
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。 [&Xp]:M'D  
下面就是产生这个functor的类: da{]B5p\  
"}]`64?  
g(DD8;]w<  
template < typename Actor > ?Cq7_rq  
class do_while_actor cpY {o^  
  { \>L,X_DL  
Actor act;  )vr@:PE  
public : 9N ]Xa  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} '[F:uA  
gwZ<$6  
template < typename Cond > Otn,UoeeB  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ;  s>rR\`  
} ; LzygupxY!  
R{hX--|j  
k15vs  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 o3ZN0j69|  
最后,是那个do_ mgxIxusR  
I Mgd2qIC  
Er~17$b  
class do_while_invoker B( [x8A]  
  { Iw1Y?Qia  
public : > =>/~dIb  
template < typename Actor > @|!4X(2  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const e4X df>B  
  { VFT@Ic#]  
  return do_while_actor < Actor > (act); ;#B(L=/  
} 4.6$m  
} do_; t@RYJmW  
SpH|<L3  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? p< R:[rz  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 3f|}p{3  
最后来说说怎么处理break和continue a|ftl&uk  
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。 J5@08 bZm  
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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