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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda b/5;377_  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 <\2,7K{{+;  
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, M<g>z6   
yv4hH4Io  
VEo>uR  
;se-IDN  
  class filler C x$|7J=O  
  { 0(:"q!h  
public : [g_f`ZJ=  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} q9icj  
} ; C!RxMccTh  
d8dREhK&  
}c%QF  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: C37KvLQ  
Vk@u|6U'  
lj'c0k8  
b\dBt#mB!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Gzc{2"p  
!-LPFy>  
yhgHwES"  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 VU}UK$JN  
AEOo]b*&d  
Aj SIM.  
tlI3jrgw  
二. 战前分析 G5bi,^G7  
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。 qmtVk  
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 B5zu?AG  
[1 w  
YeYFPi#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); h*h+VM  
  /* --------------------------------------------- */ byyz\>yAVq  
vector < int *> vp( 10 ); }4 P@`>e/`  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); IEjKI"  
/* --------------------------------------------- */ n=L;(jp<j  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); +cQ4u4  
/* --------------------------------------------- */ "xdXHuX  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); >77 /e@  
  /* --------------------------------------------- */ u23^* -  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); WTSY:kvcCY  
/* --------------------------------------------- */ =TwV_Dro~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); z#8GF^U:T  
L8/o9N1  
j}#48{  
3Ki`W!C  
看了之后,我们可以思考一些问题: r >u0Y  
1._1, _2是什么? P_,f  
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。 ) ?+-Z2BwA  
2._1 = 1是在做什么? OT{qb!eYI  
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。 #@ 3RYx  
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。 b4S7 Q"g  
) m%ghpX  
J$j&j`  
三. 动工 !gW$A-XD  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: pj?+cy v~  
Z\6azhbI}  
:*)~nPVV  
1sGkbfh{t  
template < typename T > s80:.B  
class assignment z,I7 PY& G  
  { "Yq-s$yBi  
T value; q~_Nv5r%O  
public : ~}$:iyJV(>  
assignment( const T & v) : value(v) {} !94& Uk(O  
template < typename T2 > D8paIp  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } <!-8g!  
} ; ( y'i{:B  
4YXtl +G  
xJJlVP  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 D0~WK stl  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ?b^VEp.;}  
t`Mm  
TB*g$ *  
)PB&w%J  
  class holder {KdC5 1"Nv  
  { 4/~8zvz&3  
public : *{)[:;  
template < typename T > E)NH6 ~  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const B`T|M$Ug  
  { t A\N$  
  return assignment < T > (t); k2j:s}RHY  
} Gx y>aS3  
} ; t \Fc <  
nxA]EFS  
FOM~Uj  
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: PF1!aAvVb  
Kg~<h B6  
  static holder _1; rcF;Lp :  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 3k5Mty  
j K$4G.x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); HI,1~ Jw+  
而不用手动写一个函数对象。 <E&1HeP  
Iwize,J~X  
h" P4  
j/ #kO?  
四. 问题分析 V`pTl3  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 1LJ ?Ka[_*  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ~i fq_Ag.  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 &!N5}N&  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 U@ALo  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 `(_cR@\  
jt S+y)2  
五. 问题1:一致性 +r2E5s   
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| f8lBxK  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 HP3~.1Sp  
B5  C]4  
struct holder ?0DCjh8We  
  { #fk)Y1  
  // ,B5Ptf#  
  template < typename T > 0{BPT>'  
T &   operator ()( const T & r) const ^ B=x-G.  
  { v"F.<Q  
  return (T & )r; h<Yn0(.  
} &oWWc$  
} ; Hm-+1Wx  
})M$#%(  
这样的话assignment也必须相应改动: |n}W^}S5  
 --Dw  
template < typename Left, typename Right > c1jHg2xim  
class assignment {,]BqFXv  
  { )gmDxD ^C  
Left l; fB3O zff  
Right r; zt[TShD^  
public : l^u P?l"  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $Y,,e3R3  
template < typename T2 > @1*lmFq'kV  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } >tr_Ypfv,c  
} ; 6!n"E@Bwu  
SR*%-JbA  
同时,holder的operator=也需要改动: vk5pnCM^3  
xv$^%(Ujp  
template < typename T > T!"<Kv]J  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const >m:.5][yu  
  { ^n@iCr9  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); YQ,IdWav  
} p0qQ(  
/I7sa* i  
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。 |Mo# +{~c  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 w_KGn17  
_a+0LTo".  
return l(rhs) = r; Jtd@8fVi  
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。 ?Ih24>:D  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: _xl#1>G^J  
C: kl/9M@  
template < typename Tp > ` eND3c  
class constant_t 6lT1X)  
  { yx{Ac|<mR  
  const Tp t; ]1)@.b;QR  
public : hO;bnt%(  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} >:W)9o  
template < typename T > 8kW9.   
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ,H22;UV9  
  { vEtogkFA"  
  return t; qt^%jIv  
} iJ?8)}  
} ; Q, #M 0  
'x+0 yd  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 2}$Vi$ R  
下面就可以修改holder的operator=了 c`doR(oZ  
UM|GX  
template < typename T > >B8)Wb :  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const jph~ g*Z  
  { f#eTi&w  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); AA>5h<NM  
} Wn0r[h5t  
*VHBTO9  
同时也要修改assignment的operator() 4TwU0N+>  
rJ\A)O+Mq(  
template < typename T2 > ua|qL!L+  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } h,FP,w;G  
现在代码看起来就很一致了。 +}mj6I  
6Wc eDY  
六. 问题2:链式操作 j"94hWb  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 4fzq C)  
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。 QAygr4\X^  
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。 2-j|q6m5  
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。 Qi=rhN`  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct M?[lpH3  
JO :m: M  
template < typename T > lmH!I )5  
struct result_1 rt^z#2$  
  { }^`{YD  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Gk[P-%%b /  
} ; 3-o ]H'6  
Cf`UMQ a  
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: \M>AN Z}  
~{^A&#P  
template < typename T > ei\X/Z*q%P  
struct   ref OQ+?nB  
  { 7Mo O2  
typedef T & reference; +QldZba  
} ; `d OjCA_&  
template < typename T > pM(y?zGt  
struct   ref < T &> :\4O9f*5+  
  { 6O tv[8^}  
typedef T & reference; }ZVNDvGH  
} ; /jj@ =H  
U-WrZ|-  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: \R79^  
p-*BB_J"  
template < typename T > Z#V[N9L  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const A8Jbl^7E+  
  { fi bR:8  
  return l(t) = r(t); HowlJ[km%  
} F6%rH$aS  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ;A- Ef  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 6\::Ku4_2  
5+ fS$Q  
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 Cs]xs9  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 0 |F (qR  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 4?%0z) g  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 tmb0zuJ&C!  
最后的布局是: da I-*  
                Add $<ZX};/D  
              /   \ ~gBqkZ# y?  
            Divide   5 wV5<sH__  
            /   \ oK(ua  
          _1     3 QQ!,W':  
似乎一切都解决了?不。 kQ'G+Kw~F  
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。 YmF`7W  
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。 vm4]KEyrX  
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: {<kl)}  
.-WCB  
template < typename Right > xPb`CY7  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const C{2 UPG4x  
Right & rt) const |9_e2OwH  
  { 8uI^ B  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !. 0W?6yo  
} IgFz[)  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 9R ugkGy  
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。 Z>M*!mQi  
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。 ZT^PL3j+  
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。 [Xz7.<0#U  
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。 2l\Oufer"  
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? S:1! )7  
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: ,9A[o`b  
PMrvUM62  
template < class Action > Nm; ka&'  
class picker : public Action Q2fa]*Z5  
  { MaMs(  
public : C}00S{nAZ  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 7XwFO0==  
  // all the operator overloaded UyF]gO  
} ; SnXYq 7`t  
F[?t"d  
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。 7 'f>  
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: D2?7=5DgS  
WrG)&&d  
template < typename Right > p1|@F^Q  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const H>Fy 2w  
  { CV& SNA  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 90ORx\Oeo  
} 4Yn*q~f  
q-!m|<Z  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > dvXu?F55  
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。 M~"K@g=Wr  
`q5*VqIhs  
template < typename T >   struct picker_maker HX=`kkX  
  { _C*}14 "3  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ,>~9 2  
} ; a{-}8f6  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > |bBYJ  
  { ZAiQofQ:2  
typedef picker < T > result; ]0O pd9  
} ; ^$T>3@rDB  
1= <Qnmw  
下面总的结构就有了: ~Aq UT]l  
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。  35,SPR  
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。 a]ftE\99  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Y)!5Z.K  
至此链式操作完美实现。 "C0oFRk  
-bs~{  
h\20  
七. 问题3 M&>Z[o  
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。 |~Z+Xl a  
M"V?fn'  
template < typename T1, typename T2 > 7Y$p3]0e+  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Qb SX'mx<  
  { a"ht\v}1  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); gx9H=c>/  
} dwmj*+  
M VsIyP  
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: $I tehy  
my*/MC^O  
template < typename T1, typename T2 > k'S/nF A  
struct result_2 &PGU%"rN  
  { g.,IQ4o  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ,7/N=mz  
} ; M/#<=XhA  
[1Vh3~>J6  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? un..UU4  
这个差事就留给了holder自己。 W/&cnp\  
    p'_* >%4~  
tt`b+NOH>  
template < int Order > ] ^.#d  
class holder; Z$+0gm\Cnw  
template <> Bh@j6fv  
class holder < 1 > N]5-#  
  { !rwv~9I  
public : //AS44^IS  
template < typename T > #5'9T:8  
  struct result_1 sYp@.?Tz  
  { ya|7hz{  
  typedef T & result; e&wW lB![  
} ; v_oNM5w  
template < typename T1, typename T2 > *,z__S$Q)  
  struct result_2 CRS/qso[Q'  
  { EY&hWl*a^  
  typedef T1 & result; W**a\[~$  
} ; &%INfl>o7.  
template < typename T >  G#K=n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Qs*g)Yr  
  { Y.=v!*p?}  
  return (T & )r; M3x%D)*  
} Ga~IOlS  
template < typename T1, typename T2 > P~=|R9 t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const D[9eu>"'9M  
  { ]X{LZYk  
  return (T1 & )r1; [['un\~r~  
} s_VP(Fe@K  
} ; uZg Kex;c  
=cg0o_q8  
template <> 1'Kn:I  
class holder < 2 > ,qt9S0 QS  
  { ,AWN *OS  
public : Joe k4t&0<  
template < typename T > \J:/l|h  
  struct result_1 l*/I ; a$  
  { @@_f''f$  
  typedef T & result; @Vc*JEW  
} ; XG*Luc-v  
template < typename T1, typename T2 > 6x6PP}IX  
  struct result_2 `&j5/[>v  
  { ?!8M I,c/  
  typedef T2 & result; P b2exS(  
} ; p]IF=~b  
template < typename T > i!jx jP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |WlWZ8]  
  { ^qYJx  
  return (T & )r; !SEg4z  
} Svy bP&i|  
template < typename T1, typename T2 > BEN=/ v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :SziQQ  
  { T/uj5pMG  
  return (T2 & )r2;  Wu9@Ecb  
} yp_:] RE  
} ; (B]rINY|  
mq su8ti  
h0d;a  
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> >。 ~[isR|>  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 05.^MU?^U  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: TU7Qt<  
t%V!SvT8+  
return l(i, j) = r(i, j); U c$RYPq  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) K`768 %q  
9UZKL@KC  
  return ( int & )i; jL>IX`,+6  
  return ( int & )j; &8z`]mB{t  
最后执行i = j; n<uF9N<   
可见,参数被正确的选择了。 4tof[n3us  
X^eTf-*T  
|Fm(  
uI!rJc>TX  
PW~+=,  
八. 中期总结 % sbDH  
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: xP "7B9B  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ab: yH ')  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ;1A4p`)  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor yk,o*g  
ehV`@ss  
V31<~&O~%  
kR3g,P{L  
VkZrb2]v  
>/Gz*.  
九. 简化 8lg $]  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Zchs/C 9{  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 2X!O '  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: {'NdN+_C  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 B#N(PvtE  
  +-*/&|^等 D ]:sR  
2. 返回引用。 R6r'[- B2  
  =,各种复合赋值等 Cq(dj^/~m  
3. 返回固定类型。 Xk8+m>   
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) esIE i!d  
4. 原样返回。 mw-0n  
  operator, uK2MC?LP  
5. 返回解引用的类型。 b*\K I  
  operator*(单目) ! av B&Z  
6. 返回地址。 ?k CK$P  
  operator&(单目) D .oX>L#:  
7. 下表访问返回类型。 ^y]CHr  
  operator[] o['HiX  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 aqSHo2]DX9  
  operator<<和operator>> ^OnU;8IC  
\!Cix}}1  
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。 p'M5]G  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: [#.E=s+&  
m-dyvW+  
template < typename Left > AK]{^Hvz  
struct value_return ) wtVFG  
  { ELZCrh6*  
template < typename T > 3Un q 9  
  struct result_1 n,q+EZd  
  { }1VxMx@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ]d=SkOq  
} ; L<'3O),}  
dbQUW#<Q  
template < typename T1, typename T2 > *NHBwXg+  
  struct result_2 ;P3sDN  
  { jCa%(2~iQ7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; rXPq'k'h#-  
} ; w7 @fiH{  
} ; 3(0k!o0 "  
.'k]]2%ILp  
`xMmo8u4  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait @KfFt R-;  
=ZR9zL=h  
下面我们来剥离functor中的operator() =Yg36J4[  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ?5_~Kn%2  
`$vTGkGpY  
return l(t) op r(t) ~8L*N>Y  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) kscZ zXv  
return op l(t) G0 Q} 1  
return op l(t1, t2) aw&:$twbM  
return l(t) op :8\!;!  
return l(t1, t2) op ,K'>s<}  
return l(t)[r(t)] VJmX@zX9  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] >77N5 >]e  
Y_tLSOD#/  
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: |WqEJ*$,  
单目: return f(l(t), r(t)); r2M Iw  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); (&HAjB  
双目: return f(l(t)); pLjet~2}iJ  
return f(l(t1, t2)); D/uGL t~D(  
下面就是f的实现,以operator/为例 v10p]=HmO  
_H@Y%"ZHJ6  
struct meta_divide 5N<f\W,  
  { 78zjC6}`  
template < typename T1, typename T2 > Fr_esx  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 5G"LuA  
  { +RW P;rk  
  return t1 / t2; HI)MBrj;r  
} 4+2XPaI m  
} ; {\3k(NdEX  
/I&Hq7SW`  
这个工作可以让宏来做: Yt*2/jw^  
,WSK '  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ilJeI@  
template < typename T1, typename T2 > \ = }0M^F  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; {5w'.Z]0v  
以后可以直接用 ~'>RK  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) E^B*:w3  
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 H<T9$7Yr%r  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) {C3AxK0  
*W aL}i(P1  
E]$YM5  
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 Jf6u E?.  
Elth xj  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9 f$S4O5  
class unary_op : public Rettype 8fA9yQ 8  
  { oE@{h$=  
    Left l; KzD5>Xf]4$  
public : o (fZZ`6Y  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} g-lF{Z  
5y-8_)y8o  
template < typename T > AKs=2N> 7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C$Pe<C#  
      { =Lx*TbsFYt  
      return FuncType::execute(l(t)); NJK?5{H'  
    } hpp>+=  
Xb +)@Y4h  
    template < typename T1, typename T2 > b[p<kMTir  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;ELQIHnD"  
      { DwM4/m  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); (}E-+:vFU  
    } pgT XyAP{  
} ; U7O]g'BP  
6&V4W"k  
\;AW/& Ea  
同样还可以申明一个binary_op ~um+r],@@  
n.zVCKN H  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > kB_uU !G  
class binary_op : public Rettype ] =ar&1}J  
  { .C=&` ;Vs  
    Left l; 3&i8C,u]/O  
Right r; SjgF&LD  
public : *4}l V8  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} S~^0 _?  
&X0/7)*"v  
template < typename T > _\yrR.HIa  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V# Mw  
      { [P#^nyOh(  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Q)N$h07R  
    } QYDTb=h~  
8\c= Un  
    template < typename T1, typename T2 > {MX_t/o=f  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XP'Mv_!Z  
      { | rJ_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); &We1i &w  
    } u*_I7.}9  
} ; N{Og; roGD  
- bL 7M5  
+o&E)S}wP  
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 VU,\OOp  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 W}B 4^l  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) MU5@(s3B?  
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。 H -('!^  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! R<W#.mpo6  
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。。。 L'=e /&  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 xTQV?g J  
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) ,Ie~zZE&  
下面是修改过的unary_op *8k`m)h26  
f M 8kS  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > BcV;EEi  
class unary_op Yh/-6wg  
  { $$YLAgO4  
Left l; $t5 0<1  
  G3QB Rh{  
public : Q"c!%`\  
-eAo3  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} L^PZ\OC  
q|m8G  
template < typename T > 9R.IYnq  
  struct result_1 (?-5p;  
  { [;B_ENV  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9/C0DDb  
} ; j}YZl@dYV  
@(.?e<  
template < typename T1, typename T2 > YN 4P >d  
  struct result_2 =DTn9}u  
  { b7fP)nb695  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; X70vDoW  
} ; ~h-G  
=0xuH>WY}w  
template < typename T1, typename T2 > Avw"[~Xd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9[5NnRv$P  
  { &B3Eq 1A  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); nut;ohIh  
} AG) N^yd  
#FF5xe  
template < typename T > 9Vk61x6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R7T"fN  
  { %kD WUJZ  
  return OpClass::execute(lt(t)); AF D/ J  
} 77/y{#Sk  
+Cx~4zEq  
} ; sw*k(i  
a AYO(;3  
(omdmT%D  
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 qcke8Q  
好啦,现在才真正完美了。 C|"T!1MlY4  
现在在picker里面就可以这么添加了: f ;|[  
q ,d]i/T  
template < typename Right > xt +fu L  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const R@>R@V>c  
  { [a;lYsOsJ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ~bT0gIc  
} hXS'*vO"  
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@.iDP@(  
9<<$uf.B  
0<{/T*AU:  
mquna"}N  
YkPz ~;  
十. bind Y'/`?CK  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 .^#{rk  
先来分析一下一段例子 'N='B<^;%  
eFXxkWR)  
=pWpHbB.  
int foo( int x, int y) { return x - y;} /0SG  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 &{&lCBN  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 H*|Bukgt/M  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 &.kg8|s{  
我们来写个简单的。 `(;d+fof  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: A4';((OXy  
对于函数对象类的版本: V]H<:UE  
23+6u{   
template < typename Func > Tv3ZNh  
struct functor_trait P?n!fA>!  
  { O~d!* A  
typedef typename Func::result_type result_type; psRm*,*O  
} ; y5a^xRDw  
对于无参数函数的版本: EN.yU!N.4  
lGG1d  
template < typename Ret > HAo8]?J  
struct functor_trait < Ret ( * )() > U'-MMwE]  
  { ThWZ>hyJ  
typedef Ret result_type; ?O4Dhu  
} ; DJ} xD&G  
对于单参数函数的版本: xx;'WL,g  
Fh v)  
template < typename Ret, typename V1 > :;0?;dpO  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Vu`dEv L?  
  { tP!sOvQ:  
typedef Ret result_type; j K[VEhs  
} ; a-!"m  
对于双参数函数的版本: +6<MK;  
LDV{#5J  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > \07Vh6cj  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > }J`{g/  
  { 2l5@gDk5  
typedef Ret result_type; w0/W=!_  
} ; l$m^{6IYc  
等等。。。 Bo%M-Gmu  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy BqZLqGO Ku  
3=bzIU  
template < typename Func > GU&XK7L  
struct func_return U\VwJ2 {i  
  { ie.cTTOI  
template < typename T > gK)B3dH*&  
  struct result_1  vA`[#(C  
  { 5tq$SF42X  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; MiRH i<g0  
} ; \TMRS(  
<S$y=>.9  
template < typename T1, typename T2 > w5n>hz_5  
  struct result_2 S"3g 1yU^_  
  { k})9(Sy~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6\0GVM\  
} ; {##A|{$3%  
} ; |xKB><  
g1zqh,  
Tg:NeAN7(  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 3;:xEPb._6  
4zf#zJw  
template < typename Func, typename aPicker > H8\{ GGg  
class binder_1 <Isr  
  { Z,i klB-  
Func fn;  iI ^{OD  
aPicker pk; (/*-M]>  
public : _4E+7+  
t&r?O dc&m  
template < typename T > |um)vlN;9  
  struct result_1 vN4X%^:(  
  { fs)O7x-B(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9(X *[X#  
} ;  %;W8;  
m9e$ZZG$  
template < typename T1, typename T2 > #='#`5_5  
  struct result_2 pu>LC6m3a  
  { um8ZhXq  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; J7cqnj  
} ; D3^v[>E2  
T >-F~?7Sv  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ` jUn  
>LLzG  
template < typename T > Q  o=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @ics  
  { wy -!1wd  
  return fn(pk(t)); El+]}D"  
} wK\SeX  
template < typename T1, typename T2 > 3QR-8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3K0J6/mc  
  { fV5#k@,")  
  return fn(pk(t1, t2)); 15s?QSKj  
} F H%yyT  
} ; _%L3?PpF"  
X@D3  
Bkz   
一目了然不是么? JGdBpj:  
最后实现bind 9a4RW}S<  
;zJ_apZ:{  
[R:O'AP}@}  
template < typename Func, typename aPicker > ix/uV)]k`  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ftH 0aI  
  { CNN?8/u!@  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); d*AV(g#B  
} 1)Ag|4  
q;AQ6k(  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ?41| e+p  
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。 >qgBu_  
2 rBF<z7  
十一. phoenix oDP|>yXC)  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: }`g*pp*  
Anm5Cvt;i  
for_each(v.begin(), v.end(), Ux<h` s  
( Fwqv 1+  
do_ Rd!.8K[  
[ n&Tv]-  
  cout << _1 <<   " , " .ev]tu2N  
] [{c8:)ar  
.while_( -- _1), ~G$OY9UC  
cout << var( " \n " ) "l@~WE  
) "bO]  
); vaU7tJ:  
+I~?8*  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: rLXn35O  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor g!QumRF  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 aOuon0  
那么我们就照着这个思路来实现吧: W>Kwl*Cis"  
*>#cs#)  
x$p\ocA  
template < typename Cond, typename Actor > J+4uUf/d!  
class do_while Q:LuRE!t  
  { Umd!j,  
Cond cd; S:j0&*  
Actor act; |UaI i^  
public : Q6>vF)( -  
template < typename T > b$ eJH  
  struct result_1 IpP0|:}  
  { d^Wh-U  
  typedef int result_type; m6 gr!aT  
} ; (Zn\S*_@/  
%2+]3h>g  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} @rF\6I  
\r 2qH0B  
template < typename T > 2u:j6ic  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FSB$D)4z>b  
  { !(~>-;A8  
  do 3$b(iI< "  
    { :tgTYIF  
  act(t); /l`XJs  
  } 5C&f-* Bh  
  while (cd(t)); |q>Mw-=  
  return   0 ; u rOGOa$  
} EpfmH `  
} ; K|/a]I":  
+u2Co_FJ&  
;n@C(hG  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). h.^DRR^S  
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。 mc=*wr$  
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。 buFtLPe  
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。 Rt|Hma  
下面就是产生这个functor的类: n\YxRs7 hF  
`3KprpE8v  
L_r & 'B  
template < typename Actor > CvJm7c  
class do_while_actor N'1~wxd  
  { :&%;s*-9  
Actor act; #Q"vwek  
public : Z^l!y5s/H  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} E~P 0}'  
$5IrM 7i  
template < typename Cond > THp `!l  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; .g~@e_;):  
} ; 8iNAs#s  
o~K2K5I  
-(.7/G'Vk>  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 57>ne)51  
最后,是那个do_ _XZ=4s  
h"ylpv+  
OKVYpf  
class do_while_invoker |DD?3#G01  
  { >C[1@-]G%7  
public : gT OMD  
template < typename Actor > lo:~~l  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const c5R{Sl  
  { yh:,[<q  
  return do_while_actor < Actor > (act); cZ>W8{G  
} }v,THj  
} do_; bEKLameKv  
^j %UZ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? nS4S[|w"  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 E2IVR]C2^  
最后来说说怎么处理break和continue q1Sm#_7  
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。 }D+8K  
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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