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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda c_"]AhV~Mg  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 [Abq("9p\  
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, T@ (MSgp9  
b3N1SC:Wn  
_0 Qp[l-  
omevF>b;  
  class filler 0z1m!tr  
  { .B_LQ;0:   
public : D2z" Z@  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} l 8qCg/ew  
} ; >4 4A  
% put=I  
^cs:S-s  
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: S:aAR*<6  
SaceIV%(  
!W4A 9Th  
_4Z|O]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); VbyGr~t  
_IYd^c  
7)SG#|v[$  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 (&t741DN|  
JcV'O)&  
.$&mWytw=  
-!V+>.Oh  
二. 战前分析 z=%&?V  
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。 .,[ NJ:l  
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 OCHjQc  
&.^(, pt  
$23*:)&J4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Bp&7:snGt  
  /* --------------------------------------------- */ %EV\nwn6  
vector < int *> vp( 10 ); Ya~*e;CW2  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 6bPoC$<Z  
/* --------------------------------------------- */ {;mT.[  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); [.:SV|AF#  
/* --------------------------------------------- */ 3kqO5+,C  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); q9+`pj  
  /* --------------------------------------------- */ 3lr9nBR  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ',+YWlW  
/* --------------------------------------------- */ |p_\pa1&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 8[v9|r  
 \EI<1B  
b^s978qn#  
,jH<i.2R  
看了之后,我们可以思考一些问题: t"# .I?S0  
1._1, _2是什么? 0SS,fs<w3  
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。 a9LK}xc={  
2._1 = 1是在做什么? 2:[ -  
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。 lQ&"p+n  
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{LrQ  
0nOkQVMk>  
@~p;.=1]F  
三. 动工 7+]+S`p  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ke\gzP/  
]F'o  
LK>A C9ak<  
srL|Y&8p  
template < typename T > mM#[XKOC<  
class assignment 1Jm'9iy3  
  { o,NTI h  
T value; YzA6*2  
public : P55QE+B  
assignment( const T & v) : value(v) {} RKi11z  
template < typename T2 > qQN|\u+co  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ) t#>fnN  
} ; -tPia=^  
Ty&Ok*  
@"h @4q/W  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 7=hISQMsVP  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment h/goV  
|7# S0Ca@  
BT*z^Z H  
w|,BTM:e  
  class holder ZbAg^2  
  { faIHmU  
public : N+N98~Y`P  
template < typename T > /gH[|d  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const #@UzOQ>  
  { /_(q7:<ZF  
  return assignment < T > (t); Mn<#rBE B  
} P:OI]x4  
} ; (O!Q[WLS  
bC h  
1F,>siuh ,  
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: |Y tZOQu  
5>x?2rp  
  static holder _1; %G`GdG}T  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 S_ER^Pkg  
,9.-A-Yw  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *Y]()#?Gr  
而不用手动写一个函数对象。 ^[g7B"`K5  
U(6=;+q  
HU1ZQkf  
WKvG|YRDq  
四. 问题分析 yx\I&\i  
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。 "o}}[hRP  
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。 oMeIXb)z  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 #I9hKS{  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 gp(: o$  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Y;"rJxHD  
E[a|.lnV  
五. 问题1:一致性 NpAZuISD!  
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?| xT8pwTO  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 2tqj]i  
8`B]UcL)  
struct holder ;) XB'  
  { p0sq{d~  
  // Yc3Rq4I'G  
  template < typename T > 0[In5II  
T &   operator ()( const T & r) const &cf(}  
  { nXJG4$G  
  return (T & )r; _q z^|J  
} |y$8!*S~(  
} ; ;6655C  
:cA%lKg  
这样的话assignment也必须相应改动: AD>X'J u8  
~\khwNA  
template < typename Left, typename Right > rE?Fp  
class assignment UAEu.AT  
  { ~]V}wZt>h  
Left l; d1BE;9*/7  
Right r; TsF>Y""*M  
public : "pMx(  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Kd!.sB/%  
template < typename T2 > QzilivJf  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } k1E(SXcW9  
} ; C3:CuoE X  
6DT ^:LHS  
同时,holder的operator=也需要改动: q+{$"s9v  
-$sVqR>_  
template < typename T > vhd+A  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const $_f"NE}  
  { ><wYk)0E  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); _?oofE:{  
} *bSxobn  
@(W{_mw  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 P$#{a2  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 y Q-{ CJ,  
lPZYd 8  
return l(rhs) = r; d;hv_h  
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。 qAW?\*n5N  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: &>A<{J@VL  
p;Nq(=] \  
template < typename Tp > *;:dJXR  
class constant_t h>"j!|#!s  
  { bPA >xAH  
  const Tp t; :r4o:@N'  
public : de_%#k1:L  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 9>k_z&<  
template < typename T > l05'/duuJ  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 7m4*dBTr  
  { ^m ['VK#?  
  return t; Mq jdW   
} W2BZG(dm  
} ; bbs'>D3  
a.2Xl}2o5  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 CB^.N>'  
下面就可以修改holder的operator=了 YY4q99^K  
}D[j6+E  
template < typename T > 5tl( $j  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ipC <p?PpR  
  { F R(k==pZ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); } 89-U  
} $X,dQ]M  
K05U>151  
同时也要修改assignment的operator() gy Ey=@L  
T^icoX=c4  
template < typename T2 > ~L4L|q 7  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } weH3\@  
现在代码看起来就很一致了。 $38)_{  
ckYT69U  
六. 问题2:链式操作 E NrcIZ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 CE@[Z  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 G%ZP `  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 d:pGdr& .  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 _< KUa\  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 8a3 EVc  
K\FLA_J  
template < typename T > K3k{q90   
struct result_1 b|-S;cw  
  { s:3b.*t<  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 3EHB~rL/C  
} ;  ejc>  
;0lY_ii  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: =~>g--^U  
_#qfe  
template < typename T > p\R&vof*  
struct   ref szCB}WY  
  { EbG&[v  
typedef T & reference; ?a-5^{{  
} ; 6qSsr]  
template < typename T > M!aJKpf  
struct   ref < T &> iK=QP+^VN  
  { {&J~P&,k  
typedef T & reference; \CX6~  
} ; S=j pn  
p-r[M5;-^Q  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: [{`2FR:Cd  
[+_>g4M~%  
template < typename T > ^HxIy;EQ<z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 7pou(U  
  { *`8JJs0g  
  return l(t) = r(t); 7Ie=(x8):  
} J;=T"C&  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 #qFY`fVf1  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 &%%ix#iF  
C57m{RH  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 4,>9N9.?9  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ,Ha<lU2K  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 &B ]1 VZUp  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 l))Q/8H  
最后的布局是: 2$ &B@\WY  
                Add " :f]egq -  
              /   \ A$]s{`  
            Divide   5 0?}n(f!S  
            /   \ px*1 3"  
          _1     3 Z/dhp0k  
似乎一切都解决了?不。 ',c~8U#q  
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。 qXhdU/ =  
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。 C}(@cn `L  
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: UOk\fyD2[  
~d].<Be  
template < typename Right > TkJ[N4'0  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Le:(;:eL>t  
Right & rt) const h[&"KA  
  { *\(z"B  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); EY:IwDA.}  
}  vP=68muD  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 V$sY3,J7A%  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 bK.*v4RG  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 mBE&>}G<  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 wYg!H>5  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 y$_@C8?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? Z %Ozzp/  
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: yIrJaS-  
xDGS`o_w_  
template < class Action > yu)^s!UY;  
class picker : public Action 0ZM(heQ  
  { DU0/if9.  
public : l?=\9y  
picker( const Action & act) : Action(act) {} TS#[[^!S  
  // all the operator overloaded 8! rdqI   
} ; ! 5NuFLOf  
;8eKAh  
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。 ]"lB!O~  
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: Qr9;CVW  
t* =[RS*  
template < typename Right > An$2='=/  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const wWy;dma#  
  { Vv45w#w;  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); mL=d E Q  
} W3:Fw6v  
aL( hWE  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > sVK?sBs]  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 =29IHL3  
?%h$deJ  
template < typename T >   struct picker_maker V`1,s~"q  
  { ;~EQS.Qp  
typedef picker < constant_t < T >   > result; PDuc;RG  
} ; 1|(Q|  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > +yp:douERi  
  { <;6{R#Tuh  
typedef picker < T > result; iCE!TmDT  
} ; ,|{`(y/v  
MQQm3VaKS  
下面总的结构就有了: BVw2skOT  
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。 W n'a'  
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。 #cu{AdK  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 A^>@6d $2  
至此链式操作完美实现。 y:W6;R  
XP:A"WK"  
#*'Qm  A  
七. 问题3 e@Lxduq  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 5e /YEDP  
q(6.VU@  
template < typename T1, typename T2 > 4|=>gdW)KN  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x#J9GP.  
  { ]>t~Bcn m  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); D\AVZ76F1  
} a%T`c/C  
 X0VS a{  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 3m1(l?fp  
GtVT^u_   
template < typename T1, typename T2 > > S>*JP  
struct result_2 L"qJZU  
  { x b"z%.j  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 7nek,8b  
} ; fQJ`&9m*BF  
^#Ha H  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 7$'AH:K  
这个差事就留给了holder自己。 68Fl/   
    bj pruJ`=  
tk&AZb,sP  
template < int Order > l88=  
class holder; hOY@vm&  
template <> "mK`3</G  
class holder < 1 > #ibwD:{  
  { wJy]Vyd  
public : Mu\V3`j  
template < typename T > ?woL17Gt  
  struct result_1 D&G6^ME  
  { S6<o?X9,I  
  typedef T & result; P`biHs8O  
} ; x>yqEdR=o  
template < typename T1, typename T2 > L4>14D\  
  struct result_2 1dQAo1  
  { /)ZjI W"|  
  typedef T1 & result; )A8#cY!<  
} ; Uwc%'=@  
template < typename T > x?Abk  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const EYT^*1,E*  
  { + [w 0;W_  
  return (T & )r; v$y\X3)mB  
} @t%da^-HS"  
template < typename T1, typename T2 > uf6egm5 ]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :Y99L)+=/  
  { *k{Llq  
  return (T1 & )r1; >w3C Ku<  
} ?"yjgt7+y  
} ; )Te\6qM  
MhMiSsZ  
template <> {7:1F)Pj  
class holder < 2 > '12m4quO  
  { ynsYU(  
public : u$\.aWol  
template < typename T > ug9Ja)1|  
  struct result_1 ~c EN=(Z~r  
  { 56Wh<i3  
  typedef T & result; YWIA(p8Qkk  
} ; n {?Du  
template < typename T1, typename T2 > (HAdr5  
  struct result_2 8-;.Ejz!\A  
  { w7 MRuAJ4  
  typedef T2 & result; ? NoNg^Of  
} ; MXA?rjd0  
template < typename T > [G_ ;78  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =[n !3M+X  
  { *).  
  return (T & )r; AROHe  
} hC$e8t60  
template < typename T1, typename T2 > ;~F* 2)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const AF:_&gF  
  { 4 $k{,  
  return (T2 & )r2; gW~YB2 $  
} > )4~,-;k  
} ; eEqcAUn  
o6u^hG6~'  
 ]! ZZRe  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 )v(rEY  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: |;J`~H"K  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: %p\ ~  
tar/no  
return l(i, j) = r(i, j); 5YrzOqg=  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) LuRCkKJ  
O]I AIM  
  return ( int & )i; IR"C?  
  return ( int & )j; FO>?>tK 0  
最后执行i = j; gPn0-)<  
可见,参数被正确的选择了。 2z;nPup,  
P*k n}:  
|K. I%B  
3ko h!q+  
dsX"S;`v  
八. 中期总结 (%6fZ  
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: EwBrOq`C  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 tO&n$$  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 h7eb/xEto  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor WReHep  
/Igz[P^\9  
:H>I`)bw  
GYtgw9 "Y  
eJf]"-  
{yNeZXA>  
九. 简化 hc W>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。 R.1.LB  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 eSZ':p  
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: otaRA  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 A#`$#CO  
  +-*/&|^等 B|o@ |zF  
2. 返回引用。 `)$G}7cRUH  
  =,各种复合赋值等 F(j;|okf;  
3. 返回固定类型。 n3? msY(*  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 3ylSO73R  
4. 原样返回。 P\@kqf~pC  
  operator,  "O# V/(  
5. 返回解引用的类型。 ; P<h 9(  
  operator*(单目) bR}fj.gP  
6. 返回地址。 |)d%3s\  
  operator&(单目) jp "Q[gR##  
7. 下表访问返回类型。 tW!*W?  
  operator[] x ;SY80D  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 \>9^(N  
  operator<<和operator>> 4YY!oDN:  
"C3J[) qC  
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。 b*tb$F  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: K#6@sas  
k{{ Y2B?C  
template < typename Left > ]>Dbta.2 7  
struct value_return .(8 V  
  { r(>812^\  
template < typename T > DBGU:V,85  
  struct result_1 EXbZ9 o*  
  { P B-x_D  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; R@uA4Al  
} ; $v_&j E  
tZx}/&m-  
template < typename T1, typename T2 > ePq(.o  
  struct result_2 & E6V'*<93  
  { TC2%n\GH*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; uF[*@N  
} ; { 2Ew^Li  
} ; V60"j(  
7}Mnv WP  
'.N}oL<gP  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 7K&Uu3m  
SXe1Q8;  
下面我们来剥离functor中的operator() 2( I4h[  
首先operator里面的代码全是下面的形式: QrFKjmD<  
@d^DU5ats>  
return l(t) op r(t) b LGC  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) G{,DoCM5WL  
return op l(t) rtbV*@Z  
return op l(t1, t2) !/a6;:_y  
return l(t) op :.=j)ljTx  
return l(t1, t2) op ShlTMTgS  
return l(t)[r(t)] +Q"~2_q5/;  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] )}"`$6:k`  
Tb;,t=;u  
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: D vU1+ y  
单目: return f(l(t), r(t)); x![.C,O  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); !;vv-v,LQ  
双目: return f(l(t)); F&+qd`8J  
return f(l(t1, t2)); 'Q 7^bF^  
下面就是f的实现,以operator/为例 &tf(vU;,'  
\et2aX !  
struct meta_divide  ~H   
  { <}'=@a  
template < typename T1, typename T2 > K0B<9Wi |  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) X@:Y./  
  { O^6anUV0  
  return t1 / t2; oP4+:r)LKD  
} d-m.aP)y:  
} ; E`@Z9k1 `  
C4gES"T  
这个工作可以让宏来做: \o72VHG66  
%{3q=9ii  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ XR[=W(m}  
template < typename T1, typename T2 > \ QY<5o;m`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; KZ#\ >  
以后可以直接用 ZQ*Us*9I  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) FIVC~LDd  
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 3iX\):4  
(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。。。) 2P^qZDG 8I  
IoK/2Gp  
Y6)o7t  
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 :/Es%z D  
gJ9"$fIPc  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > wYV>Qd Z  
class unary_op : public Rettype 53a^9  
  { f{[0;qDJ  
    Left l; h9}*_qc&kV  
public : hOj+z?  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7m]J7 +4  
:-Py0{s  
template < typename T > [Y@>,B!V  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :{lP9%J-  
      { 1(:!6PY  
      return FuncType::execute(l(t)); 8 Zp^/43  
    } t#t[cgI  
G-RDQ  
    template < typename T1, typename T2 > |KS,k|).  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0x]?rd+q8Q  
      { V?wV*]c  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); kmt1vV.9  
    } +DR$>a  
} ; NsM`kZM4H  
Qe ip h  
5dE=M};v  
同样还可以申明一个binary_op 0{8L^ jB/  
v0E6i!D/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !3mt<i]a"  
class binary_op : public Rettype Pgy[\t2K  
  { yrfV&C%=n  
    Left l; fbbbTZy  
Right r; /}L2LMIm  
public : Q% d1n*;+  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 650qG$  
c-Yd> 4+ 1  
template < typename T > PRTjXq6)5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /"j 3B\`?  
      { ty pbwfM]  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); "2sk1  
    } P+|L6w*|[  
pb)8?1O|s  
    template < typename T1, typename T2 > emnT;kJ>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fC*cqc~{@  
      { HBtk)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); \i%mokfbc  
    } q^EY?;Y  
} ; ,bd jk(  
9_O4 yTL  
DHw)]WB M  
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 wT::b V{  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Jut&J]{h  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) !@8i(!xb  
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。 JDE_*xaUV  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! c:9n8skE7  
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。。。 'EAskA] *  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 kv3Dn&<rJ  
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) 8SKrpwy  
下面是修改过的unary_op 31G0 B_T  
oYStf5  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > x}?<9(nE c  
class unary_op %g.cE}^  
  { RE%f'y  
Left l; SNH 3C1  
  <c pck  
public : $%cc[[/U  
?[NC}LC  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} '!Hs"{~{  
&R_7]f+%)  
template < typename T > qEST[S V  
  struct result_1 6- i.*!I 8  
  { &S*~EM.l8  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ob{'Z]-V  
} ; 5h#h>0F  
V ;XKvH  
template < typename T1, typename T2 > -Qn7+?P  
  struct result_2 ?W'p&(;  
  { [!A[oK9i C  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `S@TiD*  
} ; St-uE |8  
}6c>BU}DF  
template < typename T1, typename T2 > a[O6xA%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tF0jH+7J-  
  { } p'ZMj&  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); }9'`3vsJ  
} <=q} Nd\  
senK (kbc  
template < typename T > &N|$G8\CY  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5yy:JTAH5  
  { k&]nF,f  
  return OpClass::execute(lt(t)); JbMTULA  
} B[t^u\Fk  
t;&XIG~  
} ; QU|_ r2LM  
NK_|h %  
\c=I!<9  
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 }rTH<! j  
好啦,现在才真正完美了。 V#t_gS  
现在在picker里面就可以这么添加了: %BqaVOKJ"f  
&XP(D5lf`B  
template < typename Right > ^OR0Vp>L  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const J-F".6i5  
  { "s*-dZO  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); T~TP  
} *T|B'80  
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。 <uH8Fivb  
{meX2Z4  
mPV<a&U  
AZtS4]4G)  
<j'V}|3  
十. bind RpHlq  
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。 ]b/]^1-(b  
先来分析一下一段例子 C$3*[  
|y\Km  
(B7G'h.?  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Wgq|Q*  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 5jdZC(q5a  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 !liV Y]  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ) nfoDG#O  
我们来写个简单的。 XC4Z,,ah"  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: |.IH4 K  
对于函数对象类的版本: o_b[*  
5sD,gZ7  
template < typename Func > Y4T")  
struct functor_trait ! ,J# r  
  { .=_p6_G  
typedef typename Func::result_type result_type; _`$LdqgE  
} ; uFd$*`jS  
对于无参数函数的版本: ]' mbHkn68  
 s>rR\`  
template < typename Ret > lG*Rw-?a  
struct functor_trait < Ret ( * )() > xVvUx,t  
  { z*Sm5i&)_q  
typedef Ret result_type; vG&>- Z  
} ; yIw}n67  
对于单参数函数的版本: O9gq <d  
]5W$EvZ9)  
template < typename Ret, typename V1 > LyUn!zV$(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > A#u U ]S  
  { aCQtE,.  
typedef Ret result_type; " T(hcI   
} ; tobE3Od4  
对于双参数函数的版本: Y~~Dg?e  
dzcF1 5H1  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > |1tKQ0jg  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ]A4=/6`g?b  
  { :\T Mm>%q  
typedef Ret result_type; # @\3{;{R  
} ; :XKYfc_y  
等等。。。 ,(jJOFf  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy n}p G&&;q  
 yCX5 5:  
template < typename Func > ",r v%i2 f  
struct func_return !0 7jr%-~  
  { ktu?-?#0,  
template < typename T > z%&FLdXgW+  
  struct result_1 OT#@\/>  
  { 7j& t{q5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +cpb!YEAb  
} ; e8,_"_1 :F  
IPo t][ N>  
template < typename T1, typename T2 > ITPE2x  
  struct result_2 :J;U~emq  
  { 7uBx  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; B<W}:>3  
} ; G/ x6zdk  
} ; 1eXMMZ/?  
&oL"AJU  
+U fw  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Q`CuZkP(  
-e_fn&2,Y  
template < typename Func, typename aPicker > 4S(G366  
class binder_1 ,\`ruWWLb=  
  { v]JET9hY  
Func fn; Rsx6vF8]5  
aPicker pk; }$?FR  
public : bbL\xq^  
5{H)r   
template < typename T > DLwlA !z  
  struct result_1 6 `6 I<OJ\  
  { :GvC#2 p  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; m?-)SA  
} ; 9WHE4'Sa  
dcKpsX  
template < typename T1, typename T2 > %+r(*Q+0$f  
  struct result_2 AyJl:aN^  
  { (U\o0LI  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; l@4pZkdq  
} ; pIIp61=$  
mmQC9nZ  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Iq|h1ie m+  
sta/i?n  
template < typename T > Y1o[|yt W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7$7|~k  
  { ?;=7{E j  
  return fn(pk(t)); 9#H0|zL  
} /A5=L<T6F  
template < typename T1, typename T2 > I N@ ~~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const padV|hF3(e  
  { NO/$} vw  
  return fn(pk(t1, t2)); fq1w <e  
} u!xgLf'`  
} ; xb7!!PR  
wgDAb#Zuk  
hW~% :v  
一目了然不是么? \;%D;3Au  
最后实现bind <F`9;WX  
*K>2B99TXu  
`-nSH)GBM  
template < typename Func, typename aPicker > #WA7}tHb  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) E; yr46  
  { C&F% j.<  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); =}ZY`O*/  
} bO6z;D#  
4P C'7V=S  
2个以上参数的bind可以同理实现。 @"cnPLh&  
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。 UB] tKn  
y;0Zk~R$  
十一. phoenix ldG8hK  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 0$XrtnM  
:wzbD,/M  
for_each(v.begin(), v.end(), Yy!G?>hC  
( 7ey|~u2  
do_ 5m;pHgkb  
[ p-C{$5& O1  
  cout << _1 <<   " , " ,:.8s>+i  
] sS)tSt{C  
.while_( -- _1), a"+VP>4  
cout << var( " \n " ) NVVAh5R  
) yokZ>+jb  
); Q2|6WE  
Q#*qPg s  
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: 9<Zm}PE32  
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 % [,^2s  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 WUDXx %  
那么我们就照着这个思路来实现吧: HDo=WqG  
F&/ }x15  
b9f5  
template < typename Cond, typename Actor > Z\-Gr 2k  
class do_while TDtHR hq7  
  { qztL M?iV  
Cond cd; Cn9MboXX  
Actor act; gi A(VUwI>  
public : aBF<it>  
template < typename T > sx9[#6~{Y  
  struct result_1 -r_Pp}s  
  { B*Q.EKD8s  
  typedef int result_type; m[5ed1+  
} ; ?$7$# DX  
v|kL7t)}  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} F, 5}3$  
|?fc]dl1]  
template < typename T > %D^j7`Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,"5p=JX`  
  { KrECAc  
  do {*|$@%y!  
    { atFu KYI  
  act(t); (i'wa6[E8  
  } (7aE!r\Ab  
  while (cd(t)); 9e 1KH'  
  return   0 ; b~G|Bhxa  
} 8j%lM/ v  
} ; ; UjP0z  
{Q L qf   
PI" )^`  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). VM ny>g&3  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 rNHV  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Z$@XMq!  
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。 M7lMOG (\  
下面就是产生这个functor的类: K[|d7e  
 )2,\Y  
p&\x*~6u  
template < typename Actor > (aH_K07  
class do_while_actor 2|^bDg;W+u  
  { 4fzM%ku  
Actor act; ~&IL>2-B  
public : )@YrHS4  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} `Tf<w+H  
My'6 yQL  
template < typename Cond > kjW`k?'s  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; K31rt-IIt  
} ; .!t' &eV  
dQFx]p3L  
WS0RvBvb  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 v4< x 4  
最后,是那个do_ 'W j Q  
T%F8=kb-9  
P3YG:*  
class do_while_invoker V# 6`PD6  
  { Xl%&hM  
public : P8s'e_t  
template < typename Actor > gasl%&  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const !$+J7\& 7p  
  { qx/GioPU  
  return do_while_actor < Actor > (act); C31SXQ  
} D &wm7,  
} do_; Fx0<!_tY-  
ji2if.t@  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? jX{lo  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 \9BIRY`  
最后来说说怎么处理break和continue TM':G9n  
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。 B)"WG7W E  
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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