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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Y2d(HD@  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 h6;vOd~%  
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, nmWo:ox4;(  
u.rFZu?E\  
 0U&@;/?  
iyJx~:  
  class filler X4dxH_@  
  { ^hRx{A  
public : 8~j1  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} k}hTSL  
} ; G<W;HMj2  
m'PU0x  
]y\Wc0 q  
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: _L% =Q ulu  
h]>7Dl]  
Rc2JgV  
*o}7&Hw#9f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); r~YxtBZH+  
xtFGj,N  
W!o|0u!D  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 3k# h!Z  
SSn{,H8/j  
)N3XbbV  
t b>At*tO  
二. 战前分析 'B9q&k%<  
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。 nw,XA0M3  
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 P<C=9@`!  
1a79]-j  
N!%[.3o\K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); n`.JI(|  
  /* --------------------------------------------- */ ^R h`XE  
vector < int *> vp( 10 ); =Q~@dP  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); SQ la]%  
/* --------------------------------------------- */ Id^)WEK4  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ,(;]8G-Yj  
/* --------------------------------------------- */ | {Tq/  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); W4p4[&c|  
  /* --------------------------------------------- */ IBYSI0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); a98J_^n  
/* --------------------------------------------- */ TOw;P:-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); {wh, "Ok_  
G Q\;f  
jT*?Z:U  
7-VP)|L#G  
看了之后,我们可以思考一些问题: NiBly  
1._1, _2是什么? 0q o]nw  
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。 ;iO5 8S3  
2._1 = 1是在做什么? k*K.ZS688  
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。 JXQh$hs  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 HlOn=>)<  
U(:Di]>{  
1b,MJ~g$  
三. 动工 w&x$RP  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: NCivh&HR  
dZ|x `bIgs  
$&X-ay o  
L>&9+<-B  
template < typename T > (>C$8)v  
class assignment N oRPvFv  
  { fL~@v-l#~  
T value; Sb.%B^O  
public : 0b}.!k9  
assignment( const T & v) : value(v) {} *h M5pw  
template < typename T2 > PVaqKCj:6W  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 5S 4 Bz  
} ; 88On{Kk.v  
9xOTR#B:_V  
}v6@yU  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ,t +sw4  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 0]xp"xOwW  
MW|R)gt  
f~:wI9  
c2wgJH!g  
  class holder `+!F#.  
  { |3G;Rh9w,  
public :  vg8Yc  
template < typename T > }"M5"?  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ]cM,m2^2  
  { r2m&z%N &  
  return assignment < T > (t); [LM9^*sG2V  
} 1#KBf[0  
} ; ^&KpvQNW_  
C."\ a_p  
;: 0<(!^*  
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: }H:wgy`  
RT<HiVr`  
  static holder _1; >%LY0(hY3  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 rgF4 W8  
h_5CWQSi  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); O!P7Wu  
而不用手动写一个函数对象。 oQ}K_}{>  
9qvl9,*g  
8cGoo u6  
M9~6ry-_  
四. 问题分析 1s.>_  
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。 (0["|h32,  
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。 JHa\"h  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 :,V&P_  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Jwpc8MQ  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 |t~*!0>3  
\. a7F4h  
五. 问题1:一致性 $f=6>Kn|^]  
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?| ~l}\K10L*  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 !8&EkXTw,  
>qZl s'  
struct holder gxmY^" Jy  
  { /[A#iTe  
  // K[S)e!\.  
  template < typename T > 9.BgsV .  
T &   operator ()( const T & r) const R>B6@|}?  
  { kK:U+`+  
  return (T & )r; e~geBlLar  
} o4jh n[Fx  
} ; 5?m4B:W  
EHK+qrym  
这样的话assignment也必须相应改动: W;?e@}  
PMT}fg  
template < typename Left, typename Right > 9"zp>VR  
class assignment $b)t`r+  
  { (4|R}jv  
Left l; n`V?n  
Right r; qRHT~ta-?  
public : 2I283%xr  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} QD-`jV3  
template < typename T2 > Lngf,Of.e  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } dDa&:L  
} ; QH_Ds,oH=  
10xza=a  
同时,holder的operator=也需要改动: a(LtiO  
,(&Fb~r]  
template < typename T > M 5$JBnN  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 13pu{Xak  
  { i,t!17M:  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); `g <0FQA  
} frc9   
v3{%U1>}v  
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。 \VWgF)_  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 \/b[V3<"  
F"1tPWn  
return l(rhs) = r; rBOH9L  
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。 Z5 7.+z<  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: YFDOp *  
 DTa!vg  
template < typename Tp > 11c\C Iu  
class constant_t >!Xj%RW  
  { _mJhY0Oc  
  const Tp t; 6s'n r7'0  
public : ]E)\>Jb  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 'bsHoO  
template < typename T > = 5[%%Lf  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const nw_s :  
  { L4Kg%icz l  
  return t; 4sW'pH  
} u%lUi2P2E  
} ; kP'm$+1or  
UD.ZnE{"  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 efE=5%O  
下面就可以修改holder的operator=了 O3mw5<%15  
T8&eaAoo  
template < typename T > 97~>gFU77#  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const OZC yg/K  
  { jFip-=T{4  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t));  e<(6x[_  
} jGT|Xo>t  
hA;Ai:8  
同时也要修改assignment的operator() %hlgLM  
sVGQSJJ5  
template < typename T2 > y0-UO+ ;  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } }Q@~_3,UJ  
现在代码看起来就很一致了。 __zHe-.m  
_#MKpH  
六. 问题2:链式操作 yPY{ZADkQ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 g*`xEb= '  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 O /:FY1  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 \w"~DuA  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 *K|ah:(r1\  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct BO7XN;  
J Vxja<43  
template < typename T > q"oNFHYPDs  
struct result_1 luyu7`  
  { ,p /{!BX  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; |,~ )/o_R  
} ; z' Z[mrLq  
:KR KD  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: &W c$VDC  
!|j|rYi-  
template < typename T > E m^Dg9  
struct   ref \q3ui}-9  
  { *A4eYHn@  
typedef T & reference; ~I9o *cq  
} ; "RM\<)IF  
template < typename T > 7=5eLc^  
struct   ref < T &> 0igB pHS  
  { @rA V;D%  
typedef T & reference; =9W\;xE S  
} ;  rV4K@)~  
t72rCq QC  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: KU*aJl_n,  
4=EA3`l  
template < typename T > 7S^G]g!x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 8qaU[u&$  
  { $d!Vxm  
  return l(t) = r(t); H5&._  
} bM5o-U#^ 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。 (xoYYO  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 uubIL +  
mQR9Pn}H  
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 D6|-nl  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: F#M(#!)Y"  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ^sFO[cYo  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 + d3  
最后的布局是: pT3icy!A=  
                Add $45.*>,  
              /   \ k3nvML,bv  
            Divide   5 .Gvk5Wn  
            /   \ , ,ng]&%i  
          _1     3 U djYRfk  
似乎一切都解决了?不。 ("r:L<xe&  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Ir5|H|b<  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Jj\lF*B  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: awvP;F?q|  
@6UZC-M0  
template < typename Right > \v5;t9uBZ  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const c#"t.j<E}  
Right & rt) const zH6@v +gb  
  { ;,e16^\' &  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); B /w&Lo  
} F?05+  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 t*-c X  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 x#N_h0[i  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 yjMN>L'  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 -`eB4j'7  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 kd\Hj~*  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? l'aCpzf  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ;^0rY)&  
4#7*B yvf  
template < class Action > QIlZZ  
class picker : public Action "}`)s_rt  
  { S4[ #[w`=  
public : EwU)(UK  
picker( const Action & act) : Action(act) {} k.K#i /t  
  // all the operator overloaded P\<:.8@$S  
} ; 3)6-S  
S*|/txE'~Y  
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。 "y&`,s5}  
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: .UNV &R0  
!U>WAD9  
template < typename Right > /*k_`3L  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const jl&Nphp  
  { wT6zeEV~*  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); < F;+A{M)  
} uOJqj{k_."  
Iv*\8?07)  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > _oCNrjt9  
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。 {\%I;2X  
XD|g G  
template < typename T >   struct picker_maker ~6@`;s`[Y  
  {  k4dC  
typedef picker < constant_t < T >   > result; B(94;,(  
} ; mfaU_Vo&  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > uf9&o#  
  { b=_k)h+l  
typedef picker < T > result; eh `%E0b}  
} ; %K-8DL8|(  
rzn,N FI  
下面总的结构就有了: \yFUQq:  
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。 wW1\{<hgr  
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。 4C%pKV  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 <Nqbp  
至此链式操作完美实现。 Es)|#0m\x@  
Y$\|rD^f  
\#t)B J2  
七. 问题3 X(MS!RV  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 '!8-/nlv1  
3]*1%=~X/  
template < typename T1, typename T2 > I 4?oBq  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /\h*v!:  
  { ?_^{9q%9  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ZIc.MNq  
} _UP fqC ?  
Ec3tfcNhR  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ""a$[[ %WC  
9Pe$}N  
template < typename T1, typename T2 > G%t>Ll``C  
struct result_2 4fC:8\A  
  { ?SElJ? Z  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; qJrKt=CE  
} ; $=N?[h&4  
ceJi|`F  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ?X6}+  
这个差事就留给了holder自己。 ?zm]KxIC  
    aE 9Y |6  
oq+w2yR  
template < int Order > 3cL iZ%6^  
class holder; #IM.7`I   
template <> ,:A;4  
class holder < 1 > 1VlU'qY  
  { fM4B.45j  
public : I*3}erT  
template < typename T > y"q>}5  
  struct result_1 _7<{+Zzm  
  { jxkjPf?  
  typedef T & result; SnmUh~`L~  
} ; a~$Y;C_#<  
template < typename T1, typename T2 > 3S7"P$q  
  struct result_2 !LwHKCj  
  { @e GBF Ns  
  typedef T1 & result; >VkBQM-%  
} ;  3}8o 9  
template < typename T > poxF`a6e+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const G_S>{<[  
  { G#7(6:=;,`  
  return (T & )r; t'Wv? ,  
} 7 s5(eQI  
template < typename T1, typename T2 > ufL<L;Z\;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /z*Z+OT2  
  { </`\3t  
  return (T1 & )r1; ?}4,s7PR  
} ebQgk Y=  
} ; kt978qfk  
W H/.h$  
template <> 7<] EH:9  
class holder < 2 > p|ink):  
  { Pa{  
public : f(Of+>   
template < typename T > ' 1gfXC  
  struct result_1 Wq1 jTIQ  
  { R/ZScOW[  
  typedef T & result; % ERcFI]G  
} ; JN|6+.GG  
template < typename T1, typename T2 > kY~4AH  
  struct result_2 j/*1zu8Y  
  { *b. >  
  typedef T2 & result; nJ2x;';lA  
} ; PU/<7P*  
template < typename T > 96(Mu% l  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6^ [ 4.D  
  { |2u=3#Jp  
  return (T & )r; ?!U[~Gq  
} aLGq<6Ja  
template < typename T1, typename T2 > *kl  :/#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $}gM JG  
  { K%? g6j  
  return (T2 & )r2; j fY7ich  
} Ey|_e3Lf[  
} ;  Qw}1q!89  
TB! I  
-$Hu $Y}>  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 '|zrzU=  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: rTIu'  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: r[a7">n  
LZRg%3.E  
return l(i, j) = r(i, j); Zp9. ~&4o-  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) w#|L8VAh  
U\Wo&giP[  
  return ( int & )i; DVL-qt\;n  
  return ( int & )j; 0 5`"U#`:  
最后执行i = j; |h\7Q1,1~2  
可见,参数被正确的选择了。 +nDy b  
:hX[8u  
Icnhet4  
FQDf?d5  
VI&x1C  
八. 中期总结 3 !@  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: _F;v3|`D@<  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 J +u}uN@  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 v _MQ]X  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor esqmj#G  
Fz%;_%j  
e"nm<&  
FPDTw8" B;  
CI'RuR3y]Z  
iAwEnQ3h  
九. 简化 ^a4z*#IOr  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。  p+h$]CH  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 D(AH3`*|#  
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: `<C<[JP:o  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 }X&rJV  
  +-*/&|^等 6Yj{% G  
2. 返回引用。 uZ!YGv0^  
  =,各种复合赋值等 YX0ysE*V:&  
3. 返回固定类型。 ;.A}c)b  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) #X}HF$t{=  
4. 原样返回。 sS>b}u+v#!  
  operator, P=QxfX0B  
5. 返回解引用的类型。 9r!8BjA  
  operator*(单目) %=`JWLLG  
6. 返回地址。 kJWg},-\  
  operator&(单目) Hc)z:x;Sj  
7. 下表访问返回类型。 {{?g%mQ6  
  operator[]  )(G9[DG  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 HC%Hbc~S_Q  
  operator<<和operator>> .A2$C|a*  
=&WIa#!=  
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。 Ttluh *  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 8D='N`cN+  
Jj"{C]  
template < typename Left > k6(7G@@}  
struct value_return E(jZ Do  
  { ZEP?~zV\A  
template < typename T > HL38iXQ( 3  
  struct result_1 h: ' |)O  
  { VfX^iG r  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; g4IF~\QRVi  
} ; lB,1dw2(T  
w&p+mJL.  
template < typename T1, typename T2 > ;w7mr1  
  struct result_2 y6XOq>  
  { WAa45G  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; B*(]T|ff<  
} ; utlr|m Xc  
} ; 53HA6:Q[  
[FO4x`  
~||0lj.D  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 6hxZ5&;(*  
a+w2cN'  
下面我们来剥离functor中的operator() QNj]wm=mp  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Re$h6sh  
G;Li!H  
return l(t) op r(t) Nd~B$venh  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) s2; ~FK#/  
return op l(t) uoS:-v}/Y~  
return op l(t1, t2) A~?M`L>B  
return l(t) op `JySuP2~/  
return l(t1, t2) op [jMN*p?  
return l(t)[r(t)] cb}"giXQTB  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] (Xd8'-G$m  
ujU,O%.n  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Fc~G*Gz~Z|  
单目: return f(l(t), r(t)); QJ|@Y(KV0  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); M3(N!xT  
双目: return f(l(t)); ON :t"z5  
return f(l(t1, t2)); Bn}woyJdx  
下面就是f的实现,以operator/为例 IPQRdBQ  
a>wCBkD  
struct meta_divide Ep7MU&O0iK  
  { 6d-\+ t8  
template < typename T1, typename T2 > ov6xa*'a  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) sy: xA w  
  { 4Yj1Etq.E  
  return t1 / t2; n5:uG'L\  
} 5S~ H[>A"  
} ; z$~x 2<  
F9K%f&0 a  
这个工作可以让宏来做: $R9D L^iD  
gjS|3ED  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ '!HTE` Aj  
template < typename T1, typename T2 > \ po| Ux`u  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; K@JZ$  
以后可以直接用 n6/Ous  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) WyN ;lId  
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 0dch OUj  
(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。。。) Z(mUU]  
>Bt82ibN  
Xka REE  
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 1[FN: hm  
bZqTT~'T  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > J=g)rd[`  
class unary_op : public Rettype O2w-nd74U  
  { zF1!a  
    Left l; pv_o4qEN  
public : 3:J>-MO  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} AGlBvRX7e  
VD;*UkapZx  
template < typename T > ^HKXm#vAB  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oaIk1U;g  
      { $J[( 3  
      return FuncType::execute(l(t)); iC"iR\Qu  
    } YF%gs{  
T &ZQ ie/  
    template < typename T1, typename T2 > dWAt#xII  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kf, &t   
      { CIudtY(:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); NR4+&d  
    } 8wU$kK  
} ; JJ: ku&Mb  
h4Crq Yxa_  
?uWUs )9  
同样还可以申明一个binary_op Obs#2>h  
wlS/(:02  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {,>G 1>Yv  
class binary_op : public Rettype \DB-2*a"  
  { C:QB=?%;  
    Left l; nm^HL|  
Right r; (b&g4$!x&5  
public : =sJ?]U  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} R\j~X@vI  
&K ~k'P~m  
template < typename T > M0V<Ay\%O  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y|Iq~Qy~  
      { ]aX@(3G1s  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); $:9t(X)H  
    } Ak'=l;  
_imuyt".+  
    template < typename T1, typename T2 > { bj!]j  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #<{v~sVp&  
      { EVmBLH-a  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6^`iuC5  
    }  X\^nV  
} ; [doEArwn  
s68(jYC7[  
X\^V{v^-  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮  wJp<ZL  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 _CwTe=K}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) X8C7d6ca  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 I)HO/i 6>3  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! c-w #`  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 <BR^Dv07U  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 .. `I <2  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) }(EH5jZ'  
下面是修改过的unary_op e3I""D{)[=  
/jv/qk3i  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 5.rAxdP  
class unary_op D|uvgu2  
  { GppCrQ%Ra|  
Left l; c_8&4  
  ;ALWL~Xm  
public : [WwoGg*)mn  
dN8Mfa)  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} H& |/|\8F  
\ .xS  
template < typename T > v~$ V  
  struct result_1 (W1 $+X  
  { 1@]&iZ]  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; )[rVg/m  
} ; vsGKCrLwh  
'$ei3  
template < typename T1, typename T2 > YxF@1_g  
  struct result_2 sd%j&Su#4  
  { (7 I|lf e  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; xSY"Ru  
} ; t G_4>-Y#w  
ASqYA1p.  
template < typename T1, typename T2 > U1\7Hcs$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4 m:h&^`N  
  { Wjb_H (D  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); R)NSJ-A!2  
} !%>RHh[  
h"FI]jK|}  
template < typename T > $1f2'_`8~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BgQEd@cN  
  { g'.OzD  
  return OpClass::execute(lt(t)); ;1k& }v&  
} E&U_1D9=L<  
>kXscbRL7  
} ; 7;jD>wp 9D  
"O34 E?ql.  
\|=6<ZY:  
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 oe<i\uX8z  
好啦,现在才真正完美了。 u\\t~<8  
现在在picker里面就可以这么添加了: HP# SR';E  
t3<MoDe7`r  
template < typename Right > [ZWAXl $  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 'D\X$^J^  
  { I&-r^6Yx  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); xf,[F8 2y  
} ]?^V xB7L  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 adLL7  
z33UER"  
CG1MT(V7?  
}gbLWx'iG  
hGtz[u#p  
十. bind PR8nJts W5  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Xf u0d1b  
先来分析一下一段例子 Q-7?'\h  
*b{IWOSe^  
\<{a=@_k9  
int foo( int x, int y) { return x - y;} aTcz5g0"  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 3FBLCD3  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 !se1W5ke#  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ucN' zq  
我们来写个简单的。 ;cMQ 0e  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Oeh A3$|#  
对于函数对象类的版本: 7FC!^)x1  
,L ig6Z`  
template < typename Func > ddQ+EY@!  
struct functor_trait wJC[[_"3 I  
  { D$l!lRu8+L  
typedef typename Func::result_type result_type; jVff@)_S  
} ; Kg%9&l  
对于无参数函数的版本: P:{Aq n~zR  
JduO^Fit  
template < typename Ret > J"aw 1  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ZHTi4JY  
  { 1T!o`*  
typedef Ret result_type; .S//T/3O]Q  
} ; s"jvO>[  
对于单参数函数的版本: M}8P _<,  
#9,8{ O"  
template < typename Ret, typename V1 > g+#<;Gbpe  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > h>pu^ `hk  
  { Xg dBLb  
typedef Ret result_type; /4x\}qvU  
} ; Q y qOtRk  
对于双参数函数的版本: ^ 4`aONydl  
0 qS/>u*  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Wga2).j6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > x,gk]Cf  
  { _dKMBcl)E  
typedef Ret result_type; ?%,LZw^[  
} ; T5:Q_o]  
等等。。。 |Y3w6!$  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy XvI~"}  
9pLe8D  
template < typename Func > x Lan1V  
struct func_return ]0UYxv%]  
  { $@PruY3[  
template < typename T > m.D8@[y  
  struct result_1 Q.N!b 7r7  
  { N<Sl88+U  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; a>47k{RSzE  
} ; m.lR]!Y=w  
oJa}NH   
template < typename T1, typename T2 > #Z1%XCt  
  struct result_2 z|pt)Xl  
  { mG~k f]Y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "rB B&l  
} ; T AG@Ab  
} ; wV )\M]@  
Ph^1Ko" 2  
B_[efM<R$  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 hO"!q;<eS  
pS$9mzY  
template < typename Func, typename aPicker > ,C,nNaW  
class binder_1 NK0'\~7&  
  { 7r;1 6"  
Func fn; 6{6hz 8  
aPicker pk; 'V]C.`9c  
public : qA>#;UTp  
{Z2nc)|7C  
template < typename T > k'8tcXs  
  struct result_1 F\eQV<  
  { 8UU L=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; lC($@sC%  
} ; m!ZY]:)$  
9J/[7TzSZ  
template < typename T1, typename T2 > YE`Y t  
  struct result_2 7qqzL_d>  
  { 8KJUC&`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :i&]J$^;  
} ; ,7d/KJ^7  
F^GNOD3J  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} e]VW\ 6J&  
c^I^jg2v  
template < typename T > Ph yIea  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O}i+ 1  
  { ,8r?C!m]  
  return fn(pk(t)); Jg$<2CR&  
} LDQ,SS,  
template < typename T1, typename T2 > V/#Ra  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @)d_zWE  
  { LK DfV  
  return fn(pk(t1, t2));  .2&L.  
} p3vf7eqn  
} ; 1 ^|#QMT  
*v%y;^{k[/  
 x+cL(R  
一目了然不是么? DKf(igw  
最后实现bind j""ZFh04  
$ 64up!  
*Z#OfB4}  
template < typename Func, typename aPicker > /0}Z>i K  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) x=cucZ  
  { i D9 */  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ]In7%Qb  
} V8/4:Va7 s  
SMrfEmdH+  
2个以上参数的bind可以同理实现。 z% bH?1^o  
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。 jJIP $  
N# }A9t  
十一. phoenix v,iZnANZ&P  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: =!t;e~^8]  
S]fu M%  
for_each(v.begin(), v.end(), 5, $6mU#=  
( TVNgj.`+u!  
do_ %tP*_d:  
[ Q0(6n8i  
  cout << _1 <<   " , " Ry >y  
] x|m9?[ !_  
.while_( -- _1), > -OOU  
cout << var( " \n " ) t,r]22I,`  
) 2PAu>}W*  
); `,'/Sdr  
>e {1e  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: q;,lv3I  
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 bkd`7(r  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 u@dvFzc  
那么我们就照着这个思路来实现吧: d3:GmB .  
,!_6X9N-h  
hdDT'+  
template < typename Cond, typename Actor > '4uu@?!dVk  
class do_while i2Wvu3,D3-  
  { c*rH^Nz  
Cond cd; @Fc:9a@  
Actor act; US$$ADq  
public :  !64Tx  
template < typename T > 0Agse)  
  struct result_1 <yipy[D  
  { F ,472H  
  typedef int result_type; %)7t2D  
} ; HaVhdv3L  
jMn,N9Mf  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} yMWh#[phH  
}`gOfj)?i  
template < typename T > Imv#7{ndq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @$jV"Y  
  { cTGd<  
  do %g@?.YxjT  
    { F6}RPk\=i  
  act(t); t~(jA9n  
  } p=:Vpg<!  
  while (cd(t)); ZGZNZ}~#  
  return   0 ; n1PptR  
} e%cTFwX?n  
} ; 3SIq od;%  
:V.@:x>id  
sex\dg<  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Ms|c" ?se  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Qn8xe,  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 I]C Y>'  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 3aq'JVq   
下面就是产生这个functor的类: Z$/76  
'TS_Am?o  
iv>MIdIm  
template < typename Actor > 3A`Gx#  
class do_while_actor YTyrX  
  { ^m%#1Zd  
Actor act; 1<G+KC[F  
public : x.-d)]a!  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ?Ujg.xo\  
RKP, w %  
template < typename Cond > jae9!W i  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; /-p!|T}w  
} ; K#+?oFo:  
{|u"I@M*O  
^i%S}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。 GS>[A b+  
最后,是那个do_ d#v@NuO6 h  
CIIjZ)T  
h&i*=&<HP6  
class do_while_invoker yIL=jzm`7  
  { cuN]}=D  
public : \I!mzo  
template < typename Actor > JVu j u$k  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const nmU1xv_  
  { '|4+< #  
  return do_while_actor < Actor > (act); {[2o  
} nq{/fD(2  
} do_; dO8 2T3T  
^+76^*0  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? e>z"{ u(F0  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 :rL%,o"  
最后来说说怎么处理break和continue 2#7|zhgb  
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。 Zkd{EMW  
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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