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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 1I3u~J3]/  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 a0)+=*$  
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)_1->K  
[%l+ C~m  
58e{WC  
Zy*}C,Z  
  class filler 3{MIBMA  
  { w#PaN83+  
public : WS(@KN  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} m OmT]X  
} ; N0 ?O*a  
'Iyk`=R  
.v1rrH?  
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: h:bs/q+-  
WtRy~5A2  
$<s@S;Ri  
5jNBt>.0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); t 1C{  
1b|<   
#s yP=  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 HqYaQ~Dth  
njUM>E,'  
/4~RlXf@  
m(OBk;S~   
二. 战前分析 k}T~N.0  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 jHz]  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 gP1$#KgU  
s vo^#V~h'  
BM&'3K_y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Q ;k_q3  
  /* --------------------------------------------- */ +#B%YK|LR  
vector < int *> vp( 10 ); =?*V3e3{  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 3J,/bgL5  
/* --------------------------------------------- */ *c3 o&-ke9  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); M$&>"%Oi  
/* --------------------------------------------- */ :cynZab  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); C i*TX  
  /* --------------------------------------------- */ ["L?t ^*G  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); R*yB);p  
/* --------------------------------------------- */ cuKgO{.GH  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); $^ >n@Q@&L  
V;:A&  
9h0|^ttF  
> %Y#(_~a  
看了之后,我们可以思考一些问题: nQ~q -=,L  
1._1, _2是什么? ;F0A\5I  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 .FMF0r>l  
2._1 = 1是在做什么? D1g1"^~g  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 / TJTu_#  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 \pPq ]k  
T2(+HI2  
^9{ 2  
三. 动工 KPO((G0&  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: lJYv2EZ  
QM_~w \  
H+ M ~|Ju7  
Ppp&3h[dW)  
template < typename T > iTK1I0  
class assignment QiRzA4-zq  
  { O-'T*M>  
T value; A|a\pL`@  
public : 3=K-+dhk|t  
assignment( const T & v) : value(v) {} 3<`h/`ku  
template < typename T2 > 7olA@;$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } DHJnz>bE  
} ; 4PF4#  
4@W.{|2~  
K 6G n  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 \Fe5<G'v  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment zO\"$8q*  
X0P$r6 ;  
>C&!# 3  
^a}{u$<  
  class holder v0xi(Wu  
  { TX+t   
public : #UI`G3w<  
template < typename T > }}xR?+4A  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const cM"I3  
  { oz0-'_  
  return assignment < T > (t); :m~lgb<  
} Fwqv 1+  
} ; _j2`#|oG  
n&Tv]-  
.ev]tu2N  
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: [{c8:)ar  
[a Z)*L ;  
  static holder _1; M1>a,va8Zq  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 D2mB4  
@6tx5D?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); JH5])i0  
而不用手动写一个函数对象。 i@;a%$5  
D"WkD j"M  
v|'N|k l  
{38aaf|'/  
四. 问题分析 .5z|g@ 6  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 qqAsh]Z  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 !3&}r  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ynd}w G'  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 oy'+n-  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 YS~x-5OE\  
x~z 2l#ow  
五. 问题1:一致性 -|T^  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| NR [VGZj  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 hPH7(f|c{g  
GJ$,@  
struct holder 4NzHzn  
  { t.TQ@c+,J  
  // oe<Y,%u"6  
  template < typename T >  y1saE  
T &   operator ()( const T & r) const OH(+]%B78  
  { i0!F  
  return (T & )r; kO#`m ]  
} G@'0vYb#  
} ; -I*A  `M  
][mc^eI0s|  
这样的话assignment也必须相应改动: lyPXlt  
W7 E-j+2  
template < typename Left, typename Right > z~_\onC  
class assignment |)_R bqZ  
  { %xruPWT:k  
Left l; r/v&tU  
Right r; +OmSR*fA0  
public : ig,|3(  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} vOS0E^  
template < typename T2 > g=(+oK?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } `iI"rlc  
} ; nX S%>1o,  
/%c^ i!=f"  
同时,holder的operator=也需要改动: +NY4j-O  
vB{b/xmah  
template < typename T > ?uN(" I  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const )-{~7@yqZ  
  { a8 1%M  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); @rMW_7[y  
} 9|`@czw  
O+$70   
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 MocH>^,  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 &1{k^>oz  
m [g}vwS  
return l(rhs) = r; dNobvK  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 M&FuXG%  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: |gz ,Ip{  
SDwSlwf  
template < typename Tp > bij?q\  
class constant_t C] w< &o  
  { U!5*V9T~ J  
  const Tp t; (n/1 :'  
public : )8SP$  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} SS~Q;9o  
template < typename T > w!RH*S  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const av?BpN"l  
  { "BRE0Ir:  
  return t; ,LZ:y1z'V-  
} Anv8)J!9u  
} ; uH[0kh  
DO1{r/Ib.{  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Oy&'zigJ  
下面就可以修改holder的operator=了 p#d UL9  
W wha?W>  
template < typename T > I={{VQ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const F21[r!3  
  { Z L</  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ([*t.  
} O:)IRB3  
~S6{VK.  
同时也要修改assignment的operator() njMy&$6a##  
][nUPl  
template < typename T2 > P{eRDQ=  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } #pSOZX  
现在代码看起来就很一致了。 sCQup^\  
oNZ W#<K  
六. 问题2:链式操作 [{F7Pc  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 c5e\ckqm^  
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。 S$52KOo  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ]gksyxn3  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ?8@*q6~8  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct h\d($Ki  
e,&%Z  
template < typename T > AFTed?(  
struct result_1 Pfx71*u,  
  { g{hA,-3  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; [Z\1"m  
} ; dY<#a,eS  
; ZV^e  
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: 5R`6zhf  
acY[?L_6J  
template < typename T > ;/ KF3 %  
struct   ref gc3 U/ jM  
  { OeGuq.> w  
typedef T & reference; 8$UZL  
} ; vw] D{OBv*  
template < typename T > tQ JH'YV  
struct   ref < T &> [V, ;X  
  { :s '"u]  
typedef T & reference; -Y?(Zz_w  
} ; KHz838C]  
dY@Tt&k8E  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: YwWTv  
BJxm W's/  
template < typename T > &W+G{W{3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const G!Oq>7  
  { hX| UE  
  return l(t) = r(t); V)QR!4De  
} |~LjH|*M  
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。 BC{J3<0bf@  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 8/?uU]#Q  
n UCk0:{  
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 9c}]:3#XO  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ?>jArzI  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 G>S1Ld'MV  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 _8pkejg  
最后的布局是: s*/ G- lY  
                Add 36WzFq#  
              /   \ G!LNP&~  
            Divide   5 j_uY8c>3\q  
            /   \ *2 $m>N  
          _1     3 #'Y6UGJ\n  
似乎一切都解决了?不。 LY!3u0PnlT  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 7WfirRM  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Y_3YO 2K]  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: `[` *@O(y  
A;j$rGx  
template < typename Right > FJ,\?ooGf  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const *5'6 E'  
Right & rt) const Q0uO49sg  
  { pD_eo6xX  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); m\Fb ,  
} 5`'au61/2  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 T{{AZV"pB  
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。 `) !2E6 =  
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。 +6)kX4  
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。 9 roth  
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。 j X!ftm2  
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? m *bKy;'8  
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: xKLcd+hCZ  
i =fOdp  
template < class Action > xVz -_z  
class picker : public Action u:H 3.5)%  
  { }V#9tWW  
public : i~Ob( YIH  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 2N8sq(LK{  
  // all the operator overloaded <\9Ijuq}k  
} ; )tI2?YIR  
JvWs/AG1  
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"  
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: 2\CkX  
]G o~]7(5|  
template < typename Right > l)rvh#D  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const awSS..g}L  
  { @uM3iO7&  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); k#:@fH4{PA  
} Hs`#{W{.  
m57tO X  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > S}p&\w 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。 yZ~eLWz  
`_g?y)  
template < typename T >   struct picker_maker p<0kmA<B/  
  { )>X|o$2  
typedef picker < constant_t < T >   > result; . I&)MZ>n  
} ; C|~JPcl  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > "K$Wh1<7  
  { %f> |fs  
typedef picker < T > result; si!9Gz;  
} ; >7(~'#x8A"  
>&Ui*  
下面总的结构就有了: iI@Gyq=  
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。 XG\a-dq[  
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。 `\4JwiPo  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Wh'_ slDH+  
至此链式操作完美实现。 ;GgQ@s@  
;aK !eD$  
u388Wj   
七. 问题3 ~SR(K{nf#.  
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。 K0DXOVT\  
E%2!C/+B  
template < typename T1, typename T2 > hzuMTKH9  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )<x;ra^  
  { cH*/zNp  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); N4` 9TN7  
} &(uF&-PwO4  
eYD9#y  
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: !Nxn[^[?.  
Th;gps%b  
template < typename T1, typename T2 > Z/6'kE{l  
struct result_2 K'{W9~9Lq  
  { LnI{S{]wDh  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ~q]|pD"\K|  
} ; Uygw*+  
w(e+o.:  
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? C>`.J_N  
这个差事就留给了holder自己。 9*TS90>a  
    ox\B3U%`p}  
& L.PU@  
template < int Order > _^xh1=Qr}n  
class holder; X\3 ,NR,  
template <> |!xfIR>=F  
class holder < 1 > [`zbf_RyO  
  { =S[FJaIu7  
public : 6Er0o{iI  
template < typename T > e2-70UvW^  
  struct result_1 +Sdx8 Z5  
  { vA "`0  
  typedef T & result; #EQx  
} ; 4Fr7jD,#k  
template < typename T1, typename T2 > msqxPC^I  
  struct result_2 _L:i=.hxN  
  { 5fj  
  typedef T1 & result; 5;K-,"UQ  
} ; 74}eF)(me  
template < typename T > sx-Hw4.a"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const I"F .%re  
  { ><#2O  
  return (T & )r; 7S dV%"  
} vzohq1r5  
template < typename T1, typename T2 > &` 00/p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &8X .!r`f  
  { n$OE~YwP{  
  return (T1 & )r1; hk5E=t~&  
} O'!r]0Q  
} ; "3Xv%U9@  
-e`oW.+  
template <> IB#iJ# ,  
class holder < 2 > bU:}ZO^S  
  { <>T&ab@dE(  
public : =;k+g?.@I  
template < typename T > ni"$[8U  
  struct result_1 fOK+DT~  
  { 9Ew:.&d  
  typedef T & result; Rekb?|{z  
} ; /+x#V!zM  
template < typename T1, typename T2 > Hn#GS9d_?  
  struct result_2 "J8;4p  
  { ;Txv -lfS  
  typedef T2 & result; u6iU[5  
} ; 56bud3CVs  
template < typename T > nI`f_sp  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const wZo.ynXT  
  { ~<2 IIR$H  
  return (T & )r; hr_9;,EPh  
} OD?y  
template < typename T1, typename T2 > l}Q"Nb)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const O:5Rp_?^  
  { uXG`6|?  
  return (T2 & )r2; tL={y*  
} '#,e @v  
} ; DD/>{kff  
_4.]A 3;}  
>op:0on]}  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 c|\ZRBdI  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: \uU=O )  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: (b/A|hl  
.)"_Q/q  
return l(i, j) = r(i, j); S1 EEASr!}  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) [5? 4c'Ev  
(xZr ]v ]U  
  return ( int & )i; Ge^zX$.'  
  return ( int & )j; M('s|>\l  
最后执行i = j; ?Y? gzD  
可见,参数被正确的选择了。  (kWSK:l  
{) :%Wn M9  
#gW /qJ  
b)on A|  
_KB{J7bs<a  
八. 中期总结 V>b2b5QAH,  
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: }J ei$0x  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 mQd4#LJ_  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 _pz,okO[V  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor K0EY<Ltq  
]6$,IKE7  
h`wMi}q'D  
54q4CagFq  
H&w:`JYDL3  
w(76H^e  
九. 简化 ID67?:%r  
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。 {fGd:2dh  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 7|&e[@B  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: EJf#f  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 GXDC@+$14  
  +-*/&|^等 sU) TXL'_!  
2. 返回引用。 CS/Mpmsp  
  =,各种复合赋值等 :a_BD  
3. 返回固定类型。 ?z2jk  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) K0w<[CO  
4. 原样返回。 B.89_!/:p  
  operator, V]I:2k5  
5. 返回解引用的类型。 ?PBa'g  
  operator*(单目) QGs1zfh*  
6. 返回地址。 T>}0) s  
  operator&(单目) Bk?8 zYp  
7. 下表访问返回类型。 T n"e   
  operator[] bA}AD`5  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 {Ge+O<mD  
  operator<<和operator>> v8ba~  
D Irgq|8  
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。 Vy-28icZ`  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: QBy{| sQ`  
R/^@cA  
template < typename Left > e]lJqC  
struct value_return ' |&>/dyq  
  { OF c\fW#  
template < typename T > ""co6qo#>  
  struct result_1 t#C,VwMe[  
  { q@(1Yivk  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; zVSx$6eiU  
} ; f}^I=pS&  
y|$R`P  
template < typename T1, typename T2 > *)u?~r(F  
  struct result_2 5L8&/EN9-  
  { ^:`oP"%-T  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ~12_D'8D[  
} ; "`pNH'   
} ; N_UQ  
tAF]2VV(e  
\tY"BC4.  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait i+g~ Uj}h  
,V,f2W 4  
下面我们来剥离functor中的operator() $@_{p*q  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 4SgF,ac3r  
?w-1:NW jt  
return l(t) op r(t) I%oRvg|q  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) eP"`,<  
return op l(t) XAe\s`  
return op l(t1, t2) MDJc[am  
return l(t) op "!O1j r;  
return l(t1, t2) op |^R*4;Phe  
return l(t)[r(t)] ((XE\V\}Z  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 089 k.WG  
-"=)z /S  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ( S`6Q  
单目: return f(l(t), r(t)); zDD4m`2  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); aX;A==>  
双目: return f(l(t)); hk%k(^ekU]  
return f(l(t1, t2)); Hou*lCA  
下面就是f的实现,以operator/为例 YutQ]zYA.  
@5xu>gKn  
struct meta_divide (Yv{{mIy  
  { B MM--y@  
template < typename T1, typename T2 > T-'~?[v  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ow$q7uf  
  { ^i+[m  
  return t1 / t2; ]jyM@  
} "+)K |9T#  
} ; OO nX`  
g+xw$A ou  
这个工作可以让宏来做: Ve}[XqdS^p  
gxwo4.,  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ,MQVE  
template < typename T1, typename T2 > \ j(iuz^I  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ~:4~2d|  
以后可以直接用 =.*98  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) .[?BlIlm  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 R_^/,^1  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) kbYeV_OwM  
Bq@zaMv  
iib  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 5u r)uz]w8  
UZGDdP  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }g|nz8  
class unary_op : public Rettype 5{d\u E%'p  
  { qj!eLA-aD  
    Left l; X8i(~ B  
public : 5+- I5HX|~  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} YuQ~AE'i  
7G<t"'  
template < typename T > y+9h~,:A  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w\Mnu}<e$  
      { ;#1Iiuh  
      return FuncType::execute(l(t)); WkP +r9rT  
    } tu0aD%C  
\}5p0.=  
    template < typename T1, typename T2 > `pL^}_>|GM  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Zp&@h-%YoD  
      { 9XLFHV("  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); S|em[D[Y^  
    } /*$hx@ih  
} ; fuUm}N7  
@*>Sw>oet  
Y ya`&V  
同样还可以申明一个binary_op A(8n  
S QY"OBo<e  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > t P"\J(x  
class binary_op : public Rettype u,1}h L  
  { +/rH(Ni  
    Left l; ,qQG;w,m  
Right r; #Yuvbb[  
public : geM6G$V&  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]ikomCg   
-r<#rITH"  
template < typename T > 4-R^/A0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N@xg:xr  
      { -.IEgggf  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); g5Z#xszj+  
    } !TKkec8$  
1u|V`J)0  
    template < typename T1, typename T2 > t *G/]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ka"337H  
      { ~rD={&0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8X$LC  
    } k |YWOy@D~  
} ; yClx` S(  
9Q;c ,]  
.]x2K-Sf  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮  d$W  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 -%CoWcGP  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ]Mi.f3QlO6  
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。 h3* x[W  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! \4d.sy0&>-  
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。。。 0d^Z uTN  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 l;A,0,i  
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) p\p\q(S">  
下面是修改过的unary_op l?8M p$M  
"TcW4U9  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Ge+0-I6Ju  
class unary_op )$ Mmn  
  { B,WTHU[AV  
Left l; BvD5SBa}"  
  tV;`fV   
public : Y&HK1>M_  
Bux [6O %  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Hr<o!e{Y  
px;/8c-  
template < typename T > U]|agz>  
  struct result_1 E.`U`L  
  { qZv =  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9BEFr/.  
} ; '8Ztj  
(ll*OVL  
template < typename T1, typename T2 > iRV~Il#~!  
  struct result_2 FR[ B v  
  { uX/$CM  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; OZY,@c  
} ; e({9]  
@f+8%I3D  
template < typename T1, typename T2 > oR1^/e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5yZTcS z  
  { -]uUYe c  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); nl aM  
} j@gMb iu  
>'uU)Y {  
template < typename T > }A=y=+4 j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4+$b~ u  
  { #oeG!<Mn  
  return OpClass::execute(lt(t)); {66sB{P  
} |'O[7uT  
TjMe?p  
} ; h%; e0Xz|  
X?:o;wB  
IP`6bMd  
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 #11NPo9  
好啦,现在才真正完美了。 )4>2IQ  
现在在picker里面就可以这么添加了: J7D}%  
f3j{VN  
template < typename Right > GQQ.OvEc  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 9>zcBG8f  
  { j$UV/tp5T  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 2aw&YZ&Xo  
} w]b,7QuNz  
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。 '^BV_QQ  
!Z!g:II /  
mR\`DltoV  
:F,O  
PNF?;*`-{7  
十. bind SzwQOs*  
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。 W7"{r)7  
先来分析一下一段例子 Zv11uH-C  
Ji1Pz)fq  
Ho DVn/lr  
int foo( int x, int y) { return x - y;} PWRy7d  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 GZS1zTwBL  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 @vL20O.  
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。 fj7|D'c  
我们来写个简单的。 -9 !.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:  T9)nQ[  
对于函数对象类的版本: &cWjE x  
O%g $9-?F0  
template < typename Func > 1g# #sSa6  
struct functor_trait <!-sZ_qq  
  { W?yd#j  
typedef typename Func::result_type result_type; b*a2,MiM  
} ; |Fm6#1A@  
对于无参数函数的版本: BqDKT  
dkgSvi :!  
template < typename Ret > YprH wL  
struct functor_trait < Ret ( * )() >  [,n c  
  { dY?`f<*  
typedef Ret result_type; }bN%u3mHws  
} ; )"zvwgaW  
对于单参数函数的版本: H>9CW<8  
nJ4@I7Sk;  
template < typename Ret, typename V1 > aQ^umrj@?9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > !USd9  
  { 8}H1_y-g[  
typedef Ret result_type; ~\x:<)  
} ; &l$Q^g  
对于双参数函数的版本: /@AEJ][$  
1Je9,dd6  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > *k"|i*{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > X[#zCM  
  { M8H5K  
typedef Ret result_type; +^*iZ6{+7  
} ; m)V/L]4  
等等。。。 f\'{3I29  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy !O\;Nua  
N#lDW~e'  
template < typename Func > 'r(1Nj  
struct func_return -a*K$rnB  
  { [I4ege>  
template < typename T > %Qg+R26U  
  struct result_1 +&zYZA8v  
  { J=.`wZQkS  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %WqNiF0-  
} ; {`2R,Jb%S  
E?(xb B  
template < typename T1, typename T2 > o=FE5"t  
  struct result_2 eC5$#,HiC  
  { ^pM+A6 XY  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +<,gB $j  
} ; sr@j$G#uW5  
} ; r{L4]|(utY  
QwhRNnE=  
P oEqurH0  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 rkiT1YTY  
)54%HM_$k  
template < typename Func, typename aPicker > qV5DW0.  
class binder_1 G=;k=oX(  
  { ?"?6,;F(4  
Func fn; Z3[S]jC  
aPicker pk; f+rz|(6vs{  
public : n G_6oe*=I  
/1?R?N2>0  
template < typename T > $}")1|U,X  
  struct result_1 R/"x}B1d  
  { $gBd <N9|c  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7ugZE93!  
} ; eY{+~|KZ  
{'16:dTJ  
template < typename T1, typename T2 > `jS T  
  struct result_2 [r/k% <  
  { FI"`DMb}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; G,;,D9jO7  
} ; ]Qm]I1P  
@ 49nJi  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} VLBE'3Qg 1  
5k|9gICyd*  
template < typename T > DcSnia62f  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eAPXWWAZJ1  
  { AIA6yeaU  
  return fn(pk(t)); m7T)m0  
} h*ZC*eV>  
template < typename T1, typename T2 > #07gd#j4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \QU^>2 3  
  { Xl74@wq   
  return fn(pk(t1, t2)); Ts~L:3oaQ  
} RCRpzY+@  
} ; tH'2gl   
YJ(*wByM  
d#2$!z#  
一目了然不是么? ')GSAY7  
最后实现bind .f+TZDUO  
)E+'*e{cK  
%'0T Xr$  
template < typename Func, typename aPicker > 1>L(ul(qGF  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) l7De6A"  
  { 6"dD2WV/  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); klUQkz |<a  
} eW|^tH  
O{ /q-~_  
2个以上参数的bind可以同理实现。 JI vo_7{  
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。 H4]Ul eU  
zSb PW 6U  
十一. phoenix :kfp_o+J  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: | >z3E z  
G9JAcO1  
for_each(v.begin(), v.end(), (rg;IXAq%  
( KD^N)&k^Kp  
do_ ZoArQ(YFy  
[ vX]Gf4,  
  cout << _1 <<   " , " ytNO*XoR  
] &HSq(te  
.while_( -- _1), vzmc}y G  
cout << var( " \n " ) x`6<m!d`  
) ]vuwkn+)  
); _ 84ut  
/rSH"$  
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: Ks}Xgc\  
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 ,-z9 #t  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 KF4PJi;*  
那么我们就照着这个思路来实现吧: z5TuGY b<  
%6_AM  
N!`e}Z6S  
template < typename Cond, typename Actor > z3uW)GQ.  
class do_while yv)ux:P&+  
  { sN5B7)Vc  
Cond cd; CW<N: F.9  
Actor act; wb~@7,D  
public : W0}B'VS.I  
template < typename T > p uT'y  
  struct result_1 8mQmi`  
  { 6]-SK$  
  typedef int result_type; ur$l Z0  
} ; [|l?2j\  
r;m)nRu  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} f|sFlUu&  
rSrIEP,c'  
template < typename T > j!3 Gz  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Uo2GK3nT  
  { ^%` wJ.c  
  do @_z4tUP  
    { ;,]P=Ey  
  act(t); zz& ?{vJ  
  } MMj9{ou  
  while (cd(t)); ,*7d  
  return   0 ; -ig6w.%lk  
} ~/*MY  
} ; <\;#jF%V  
~,*b }O  
`:axzCrCfR  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). \m1~jMz*>k  
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。 u,6~qQczE  
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。 }3?n~s\)6f  
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。 @lvyDu6e  
下面就是产生这个functor的类: "Y\_TtY  
#UbF9})q  
7NJhRz`_  
template < typename Actor > R+CM`4CD  
class do_while_actor O|w J)  
  { KIWe@e  
Actor act; %dY<=x#b  
public : xNbPsoK  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} &iV,W4  
o^ XtU5SVq  
template < typename Cond > []D@Q+1  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 2p " WTd  
} ; p/h Rk<K6  
5L!y-3  
tToTxf~  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 7nuU^wc  
最后,是那个do_ `]W| 8M  
|6< p(i7  
L`24 ?Y{  
class do_while_invoker J_;o|gqX  
  { ? YG)I;(  
public : o]opdw  
template < typename Actor > _]:z \TDn  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const #_u~/jhX  
  { Hhh0T>gi  
  return do_while_actor < Actor > (act); KRA/MQ^7~U  
} _F`lq_C  
} do_; bcYF\@};  
6H7],aMg$A  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Gn&4V}F  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 !@v7Zu43,  
最后来说说怎么处理break和continue |vw"[7_aS  
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。 /gG"v5]  
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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