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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda !^l4EL5#  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 oiv2rOFu  
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, ^s@*ISY  
JNFT6T)T15  
TFC!u 0Y"$  
rZ.a>'T4  
  class filler dI0bTw|s/  
  { [ lzy &To  
public : ]v@tZ}  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Iwt2}E(e  
} ; @b!R2Yq  
IN|i)?r h  
,-7/]h,l  
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: OHP3T(Q5  
{|5$1v   
j,56Lh%1  
Vr-3M+l=O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); L`\`NNQC  
*mQDS.'AB@  
Wl !!5\  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 QFNz9c  
^?6 W<  
t$y&=v  
q3x;_y^  
二. 战前分析 Q}Ze-JIL$  
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。 Ie2w0Cs28  
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 V"7<[u]K|  
CFBUQMl >  
GIC"-l1\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Vgqvvq<S  
  /* --------------------------------------------- */ [^U;  
vector < int *> vp( 10 ); pKxX{i1l  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); c#n4zdQd]5  
/* --------------------------------------------- */ /+4^.Q*  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); FU5LY XCs  
/* --------------------------------------------- */ Z9"{f)T  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); \2R`q*a+  
  /* --------------------------------------------- */ KO-Zz&2f  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); z[5Y Z~}*  
/* --------------------------------------------- */ -; us12SZ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); P^b:?%  
yul<n>X|  
~"JE![XR  
Uin k  
看了之后,我们可以思考一些问题: ?v"K1C1.  
1._1, _2是什么? 7#Uz*G\iZ  
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。 hB P$9GR  
2._1 = 1是在做什么? ~ ^rey  
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。 'z +$3\5L  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ez^*M:K  
+ 9\:$wMN  
+Q SxYV  
三. 动工 uv|eVT3jNs  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: %UUp=I  
Ok}{jwJ%W;  
ReI=4Jq11  
N?a1sdR  
template < typename T > P&[Ft)`  
class assignment L876$  
  { $ ] W[y=  
T value; LsJs Q h  
public : ,30FGz^i  
assignment( const T & v) : value(v) {} VQy 9Y  
template < typename T2 > M.xhVgFf)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Hi; K"H]x1  
} ; OX)#F'Sl}  
N+\oFbE  
`7QvwXsH]  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ~^lH ^J   
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 4i_spF-3  
.Bb$j=  
9?u9wuH  
i"%JFj_G  
  class holder %uGleY]~  
  { <CZI7]PM7  
public : 5T$}Oy1  
template < typename T > saGRP}7?  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const -TzI>Fz  
  { N{1.g S  
  return assignment < T > (t); )myf)"l5  
} o,S!RG&  
} ; !dfS|BA]  
/*u#Ba<<  
J6)efX)j-p  
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: C6K|:IK{  
<Jwi ~I=^  
  static holder _1; z>cIiprX  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 F^.om2V|9  
K-2.E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); BW'L.*2  
而不用手动写一个函数对象。 qpb/g6g  
cm@jt\D  
]$m#1Kj  
" Sc5qG  
四. 问题分析 m0=cMVCA!  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 rQ`\JE&`  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 2wB.S_4"-<  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Mam8\  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 e1^fUOS  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 E:08%4O  
?!bd!:(N  
五. 问题1:一致性 o2;(VSKhS  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| |RR"'o_E  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 zb"rMzCH  
SQh+5  
struct holder ! 9d _Gf-  
  { #d7N| 9_  
  // Wc~3^ ;U  
  template < typename T > &?SX4c~?u  
T &   operator ()( const T & r) const W3 De|V^  
  { C:]/8l  
  return (T & )r; kcLj Kp  
}  7]p>XAb  
} ; 8h*t55  
E)C.eW /  
这样的话assignment也必须相应改动: C1h#x'k  
y\^@p=e  
template < typename Left, typename Right > 8<YX7e  
class assignment #$LH2?)  
  { rlR !&  
Left l; 9wAA. -"  
Right r; 9.xvV|Sp  
public : z'7#"D  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <KKDu$W|T  
template < typename T2 > |:./hdcad  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } IZO@V1-m  
} ; Wu4ot0SZ  
25aNC;J  
同时,holder的operator=也需要改动: d2RnQA  
MMMqG`Px  
template < typename T > 5,S,\O9>X  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const *%:@ cbF-M  
  { &svx@wW  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Vd,'  s  
} 7e1dEgn  
@'*eC}\E  
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。 `-4'/~G  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 [-4KY4R  
8QT<M]N%  
return l(rhs) = r; tC^ 1}  
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。 C`dkD0_  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:  ( :  
B9YsA?hg  
template < typename Tp >  BY3bpR  
class constant_t #S%4?   
  { yB.G=90  
  const Tp t; IrJ+Jov  
public : Ski G2n]  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 4avc=Y5  
template < typename T > :-)GNf yGz  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const `3J' :Vh  
  { I6+2>CUGo  
  return t; 4AQ[igTDP  
} ZI,j?i6\  
} ; y`4{!CEyLW  
4:D:| r  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 b6|Z"{TI _  
下面就可以修改holder的operator=了 b\:~;  
ZP-dW|<[ x  
template < typename T > Dv@ PAnk3C  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const {-HDkG' 8  
  { 0E-pA3M6  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); kQLT$8io  
} [9OSpq  
Dzr e'  
同时也要修改assignment的operator() fuMN"T 6%+  
b4 CF`BG  
template < typename T2 > RAV^D.  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } '@bJlJB9>  
现在代码看起来就很一致了。 '99@=3AB:`  
A;,Dg=FL/  
六. 问题2:链式操作 L?8^aG  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 j9:/RJS  
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。 qbb6,DL7J  
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。 34z+INkX  
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。 X]!D;7^  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct i E9\_MA  
je,c7ZFO  
template < typename T > l xe`u}[  
struct result_1 3htq[Ren  
  {  it)ZP H  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; \]8VwsP  
} ; } ~F~hf>s  
^LVk5l)\>g  
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: Umz05*  
y@3Q;~l,  
template < typename T > L6+C]t}>6  
struct   ref 9/@ &*  
  { paWxanSt  
typedef T & reference; TGf;_)El  
} ; X FQNr`  
template < typename T > (9]6bd  
struct   ref < T &> 4z_n4=  
  { UW6VHA>  
typedef T & reference; 26.)Ur<F  
} ; &tj0M.-  
6aY>lkp  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:  q>-R3HB  
rLzW`  
template < typename T > FaY_ 0G;y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const \0?$wIH?  
  { 3+>OGwfQ  
  return l(t) = r(t); a8Uk[^5  
} uE`r/=4  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 {q,?<zBzu  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Qdu$Os  
|9IC/C!HC  
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  )3%@9  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ^H3m\!h  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 'wvMH;}u  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ;7Okyj6EP  
最后的布局是: uw33:G  
                Add 514Z<omrK  
              /   \ mb1Vu  
            Divide   5 % 5z gd>  
            /   \ DnFjEP^  
          _1     3 XA{F:%  
似乎一切都解决了?不。 \|%E%Yc  
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。 SkHYXe"]  
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。 9x?'}  
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: 8sg|MWSU  
?:igumeYX  
template < typename Right > Fp%Ln(/m  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const gn)R^  
Right & rt) const ){P^P!s$  
  { _ym"m,,7?  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); zkexei4^<  
} .'T40=7  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 {kL&Rv%'  
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。  3-|3`(  
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\LIbO  
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。 OJ1tV% E  
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。 h5GU9M  
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 vO:"w}  
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: P :k+ y$  
<a|@t@R  
template < class Action > 8lP6-VA  
class picker : public Action ,j178EX  
  { 0<.R A%dj  
public : y=Q!-~5|fF  
picker( const Action & act) : Action(act) {} x2W#ROfg  
  // all the operator overloaded x[i`S8D  
} ; ;:]\KJm}?  
?S tsH  
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。 H}ZQ?uK;  
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: |V|+lx'sc  
%3o`j<  
template < typename Right > KX4],B5 +  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 5iM[sg[y9  
  { 3t" 4TjAy  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); vFQ,5n;fF  
} fS=hpL6]@  
O{]9hm(tN  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > JOD/Raq.1k  
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。 <9eu1^g  
RMP9y$~3pU  
template < typename T >   struct picker_maker (9C<K<  
  { Zu/<NC (  
typedef picker < constant_t < T >   > result; +Qj(B@ i  
} ; F)Oe9x\/  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > f.6~x$:)`E  
  { rs-,0'z,7  
typedef picker < T > result; )T|L,Lp  
} ; j0mM>X HB  
27A!\pn  
下面总的结构就有了: "G?Yrh  
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。 d 6t:hn  
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。 )uheV,ZnY  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 L{&U V0q!  
至此链式操作完美实现。 FN^FvQ  
~*.-  
'@=PGpRF  
七. 问题3 T!|=El>  
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。 KbW9s,:p  
ST dNM\+  
template < typename T1, typename T2 > ~Z)/RT/  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GTl xq%?b  
  { w$fJ4+  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); zpjqEEY;  
} {38bv. 3'  
o{WyQ&2N  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: n<7q`tM#  
9`B$V##-L  
template < typename T1, typename T2 > y2|R.EU\m<  
struct result_2 p $`92Be/  
  { *>[3I}mM  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ]! *[Q\  
} ; z-T{~{q  
$8~e}8dt|  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 5h{`<W  
这个差事就留给了holder自己。 .u z|/Zy  
    vbG]mMJ  
|j~lkzPnV  
template < int Order > B.dT)@Lx0  
class holder; ('[TLHP  
template <> kHK0(bYK  
class holder < 1 > </`yd2>  
  { 7'lZg<z{~j  
public : 2kh"8oQ  
template < typename T > m#7*:i&@Y  
  struct result_1 }6u2*(TmD  
  { 8|^CK|m6*  
  typedef T & result; {*m?Kc7k  
} ; SPkn 3D6  
template < typename T1, typename T2 > ipE ]}0q  
  struct result_2 <wd]D@l7r  
  { +9;2xya2  
  typedef T1 & result; fS&6  
} ; X[yNFW}S2W  
template < typename T > na+d;h*~y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9i q""  
  { @.C{OSH E  
  return (T & )r; p9eRZVy/  
} +-?/e-z")  
template < typename T1, typename T2 > yYZxLJ='  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const x.mrCJn)  
  { cmwPuK$  
  return (T1 & )r1; TFQ!7'xk)  
} {FO$yw=>  
} ; dt\jGD  
G4 _,  
template <> jNDx,7F-  
class holder < 2 > yHo[{,4itA  
  { GEUg]nw  
public : f. }c7  
template < typename T > V9NTs8LKc  
  struct result_1 k?GD/$1t  
  { 5 `D-  
  typedef T & result;  t+uE  
} ; (qM j-l  
template < typename T1, typename T2 > ,M5}4E7L%s  
  struct result_2 wf.T3  
  { JYb}Zw;  
  typedef T2 & result; dEa<g99[?  
} ; 2BXy<BM @  
template < typename T > ~nLN`H d  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const bC!`@/  
  { OX]V) QHVZ  
  return (T & )r; cZ8.TsI~  
} zmuMWT;  
template < typename T1, typename T2 > &DG->$&|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const FDzqL;I  
  { O*6n$dUj3  
  return (T2 & )r2; 1 T<+d5[C  
} I{'f|+1  
} ; `_ %S  
aW_oD[l  
PUJ2`iP1^3  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 68fiG  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Hy:V`>  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: <6TT)t<h  
{V19Zv"j  
return l(i, j) = r(i, j); #SVNHpx  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) [(kB 5 a  
yM.IxpT#$  
  return ( int & )i; ZzGahtx)Y  
  return ( int & )j; y m,H@~  
最后执行i = j; iRo.RU8>  
可见,参数被正确的选择了。 ;h=*!7:  
k*rZ*sSp  
`>(W"^  
)m3Uar  
Oc].@Jy  
八. 中期总结 Df =dt  
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: YV% 5y1 i  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 pW0dB_  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 6DIZ@oi  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor g6t"mkMY L  
/&#XhrT  
lA(Q@yEW  
/'2O.d0}.  
o Pci66  
RrZM&lXY  
九. 简化 }kHdK vZ  
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。 A5:qKaAq  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 BaF!O5M  
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: 620%Z*   
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 IzOYduJ.  
  +-*/&|^等 4BYE1fUzd  
2. 返回引用。 EI>6Nh  
  =,各种复合赋值等 %=we `&  
3. 返回固定类型。 Z7rJ}VP  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 7tM9u5FF  
4. 原样返回。 8M*PML4r  
  operator, UV 4>N  
5. 返回解引用的类型。 RgdysyB  
  operator*(单目)  YpAg  
6. 返回地址。 |'ln?D:&  
  operator&(单目) n6d9 \  
7. 下表访问返回类型。 V"o7jsFH6n  
  operator[] Jf)bHjC_V  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 JCcZuwu[  
  operator<<和operator>>  9fnA  
YYEJph@06q  
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。 ,d+fDmm3  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: WO4=Mte?  
N/$`:8"  
template < typename Left > _-!sBK+F  
struct value_return eivtH P  
  { Ma*y=d;,1  
template < typename T > XfE?C:v   
  struct result_1 1be %G [*  
  { 1axQ)},o@p  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Ab%;Z5$fr  
} ; EFuvp8^y  
o}Odw;  
template < typename T1, typename T2 > -4w=s|#.\  
  struct result_2 PjT=$]  
  { .roqEasu8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; v8gdU7Ll,  
} ; (6CN/A{qe  
} ; M2x["  
#*$P'r  
5erc D  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait !MDNE*_  
Tu{&v'!j6  
下面我们来剥离functor中的operator() J`q]6qf#  
首先operator里面的代码全是下面的形式: [XRCLi}  
l+V,DCE  
return l(t) op r(t) n%R;-?*v  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) g*)K/Z0pJ$  
return op l(t) u~ ~R9.  
return op l(t1, t2) M/?KV9Xk2  
return l(t) op 9odJr]  
return l(t1, t2) op RCTQhTy=  
return l(t)[r(t)] )#a[-.OI  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] <^b7cOFQ  
G2LK]  
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: <H1 `  
单目: return f(l(t), r(t)); n,eJ$2!J  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); YSJy`  
双目: return f(l(t)); Qu5UVjbE,  
return f(l(t1, t2)); L%v^s4@  
下面就是f的实现,以operator/为例 ,uw132<b  
ONNpiK-  
struct meta_divide ,:~0F^z  
  { 6) oLus  
template < typename T1, typename T2 > ; Sd\VR  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) lZ8CY  
  { 4k/V BZB  
  return t1 / t2; E3@QI?n^^  
} {mWui9 %M  
} ; }>^Q'BW;65  
*19ax&|*S  
这个工作可以让宏来做: {7cX#1  
EM7+VO(  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 2oa#0`{  
template < typename T1, typename T2 > \ %8*64T")  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; {GvTfZfp  
以后可以直接用 1:NrP'W^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) =NbI%  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 a9n^WOJ6  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) qQpnLV4  
(>mI'!4d  
O\K_q7iO6  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ;!o]wHmA  
*5zrZ]^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > e *(b  
class unary_op : public Rettype \;VhYvEH  
  { O8|5KpXd@  
    Left l; KZ!3j_pKy  
public : nd;fy$<J\  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} d!KsNkk  
1Z[/KJ  
template < typename T > | K?#$~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const < B_Vc:Q  
      { 2([2Pb3<"  
      return FuncType::execute(l(t)); &U+ _ -Ph  
    } \BWyk A>  
j1SMeDDM ~  
    template < typename T1, typename T2 > k5kdCC0FCk  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -(`OcGM'L  
      { th6+2&B6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Qn ^bVhG+  
    } iv phlw  
} ; 5L:1A2Z?c  
|AlR^N  
yNm:[bOER  
同样还可以申明一个binary_op Z5c~^jL$-  
/h v4x9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > k3+e;[My+  
class binary_op : public Rettype >7!6nF3x,  
  { tb :L\A^:  
    Left l; %Pksv}  
Right r; l5+gsEux]  
public : izKfU?2]X@  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} t_ksvWUo  
_k^0m  
template < typename T > Q]rD}Ckv-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b 1&i#I?{  
      { Z/^  u  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ]"c+sMW  
    } h^ -. ]Y  
2+Px'U\  
    template < typename T1, typename T2 > jBaB@LO9G  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Kj=b[ e%  
      { LZ@|9!KDw  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); & c Ny  
    } Mv c`)_Md  
} ; pfx3C*  
 0l;<5  
H+ h07\? %  
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 x8;`i$  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 9N%JP+<89  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 3] 1-M  
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。 OB ~X/  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! #,{+3Y&5-+  
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。。。 ^m_yf|D$  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 nm7;ieMfr  
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) $A3<G-4O  
下面是修改过的unary_op i{D=l7j|w  
+GsWTEz   
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > jGrN\D?h  
class unary_op B2Xn?i3 l  
  { @"T"7c?Cv  
Left l; i(? ,6)9  
  {cpEaOyOM  
public : aA-  
PSawMPw  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} tNVV)C  
%gnM( pxl  
template < typename T > gX{loG  
  struct result_1 k%y9aO  
  { T0)"1D<l  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; _Lw OOZj  
} ; vIvVq:6_3  
EQqx+J&!  
template < typename T1, typename T2 > kY]W Qu  
  struct result_2 iCP/P%  
  { CE15pNss  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +i\&6HGK;-  
} ; Sx    
#d{=\$=  
template < typename T1, typename T2 > G8W#<1LE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RtG}h[k/X  
  { "U. ^lkN  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); {brMqE>P#  
}  p0.|<  
&rDM<pO #-  
template < typename T > :b[`  v  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H A}f,),G  
  { ,3I^?5  
  return OpClass::execute(lt(t)); $./bjV%  
} Ifk#/d  
"m{,~'x  
} ; 7VK}Dy/Vvn  
.oEmU+  
X0{/ydG F8  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug k`".  
好啦,现在才真正完美了。 nN$Y(2ZN  
现在在picker里面就可以这么添加了: 8Ry74|`=R  
5>6PH+Oq  
template < typename Right > Iqs+r?  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const F_xbwa*=  
  { #S%Q*k<hw  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); y]%w)4PS  
} ;X,1&#I  
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。 m8623D B"  
I2(zxq&2M\  
:a:[.  
iVB^,KQ@  
V8=Y@T,  
十. bind $4jell  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 +7Kyyu)y@  
先来分析一下一段例子 ( *G\g=D  
M.h`&8  
6)pH |d.FR  
int foo( int x, int y) { return x - y;} T ^A b!O  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 lCW8<g^  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ~}Z\:#U  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ,(a5@H$f  
我们来写个简单的。 avmcw~ TF  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 2/,0iwj-  
对于函数对象类的版本: !h&g7do]Z  
1exl0]-  
template < typename Func > M>jtFP <S  
struct functor_trait 3Q/#T1@  
  { B*!WrB :s  
typedef typename Func::result_type result_type; $- +/$!  
} ; ~-a'v!  
对于无参数函数的版本: wPbkUVO  
z}SND9-"  
template < typename Ret > PLM_#+R>  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 1 4 LI5T  
  { *zO&N^X.4  
typedef Ret result_type; cYNJhGY  
} ; R E1 /"[t  
对于单参数函数的版本: 9iN.3/T8  
HG/p$L*  
template < typename Ret, typename V1 > =TR,~8Z|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > w",? Bef  
  { G ;?qWB,  
typedef Ret result_type;  Lw1T 4n  
} ; c41: !u^  
对于双参数函数的版本: PR<||"03  
fIoIW&iy  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ;0ME+]`"3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > s?WCnT  
  { ()PKw,pD  
typedef Ret result_type; F2(q>#<_  
} ; v;{{ y-  
等等。。。 Uadr># C*  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy - ~O'vLG  
r%Rs0)$yj  
template < typename Func > 6VD1cb\lF  
struct func_return ryO$6L  
  { S)He$B$pp  
template < typename T > y0v]N  
  struct result_1 Oc9#e+_&  
  { Ct$82J  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -6Tk<W  
} ; @|bP+8oU  
{>0V[c[~  
template < typename T1, typename T2 > "Clz'J]{  
  struct result_2 8 l/[(] &  
  { 1|,Pq9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; gG54:  
} ;  Gt9wR  
} ; ^SEdA=!  
SEKN|YQV/t  
g. %  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 hwnx<f '  
UVf\2\Y  
template < typename Func, typename aPicker > IL7`0cN(  
class binder_1 jW*1E *"  
  { 4{9d#[KW  
Func fn; >5~7u\#9  
aPicker pk; ]T O/kl/  
public : }:iBx  
NTs;FX~g[  
template < typename T > nbofYI$rd&  
  struct result_1 t$^l<ppQ  
  { D)='8jV7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0Flu\w/+P  
} ; x )5V.q  
j{#Wn !,  
template < typename T1, typename T2 > 'p)Q68;&  
  struct result_2 S_J :&9L  
  { "YFls#4H-  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; h?@G$%2  
} ; )tZ`K |  
3bC yTZk  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} <*'cf2Q$Av  
@%tXFizh  
template < typename T > ']51jabm  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #;9H@:N  
  { ed~R>F>  
  return fn(pk(t)); "i'bTVs  
} DrS~lTf=>  
template < typename T1, typename T2 > ? s} %  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t> Q{yw  
  { x49!{}  
  return fn(pk(t1, t2)); J$uM 03  
} ~HLRfL?  
} ; _rQUE ^9  
#,f{Ok+  
XL< )v_  
一目了然不是么? H;_yRUY9  
最后实现bind -@%%*YI>  
hsce:TB  
2V#6q,2  
template < typename Func, typename aPicker > H^c0Kh+  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) X\GM/A  
  { fhpX/WE6  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); V: p)m&y6  
} gqiXmMm:9  
N} />rD  
2个以上参数的bind可以同理实现。 0TE@xqW  
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。 "|LQK0q3  
Q49BU@xX  
十一. phoenix }*;EFR6'  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: (*^DN{5  
+!>LY  
for_each(v.begin(), v.end(), u?Hb(xZtg=  
( nW;kcS*A  
do_ 3_ 2hC!u!K  
[ VAj<E0>  
  cout << _1 <<   " , " :uCdq`SaQl  
] ?A=b6Um  
.while_( -- _1), 4^Qi2[w  
cout << var( " \n " ) 'qeP6}M  
) VK .^v<Yo  
); w-FnE}"l  
ySX/=T:<;  
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: aPIr_7e  
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 3A0_C?E  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 [STje8+V  
那么我们就照着这个思路来实现吧: X\2_; zwf  
@@pq 'iRn  
\ XH@b6{  
template < typename Cond, typename Actor > 7c1+t_Ew  
class do_while XI}I.M  
  { rZC3\,W  
Cond cd; Lo3-X  
Actor act; qe?Ggz3p.  
public : mUwUs~PjA  
template < typename T > w!,QxrOV~  
  struct result_1 D$pj#  
  { wa?+qiWnrl  
  typedef int result_type; ZJXqCo7O  
} ; nk08>veG  
?MZ:_'2p  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} "\T"VS^pd  
`7B14:\A  
template < typename T > fEiJ~&{&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _Xh=&(/8@  
  { N du7nKG  
  do [\HQPo'S  
    { )+GX<2_  
  act(t); ,VG9)K 1K  
  } zzJ^x8#R  
  while (cd(t)); f)gGH'yOQ  
  return   0 ; 6o lV+  
} kkfCAM  
} ; RjtC:H&XZ  
ZrcPgcF  
x-~-nn\O  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). pI^=B-7  
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。 nZW4}~0j  
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。 >\\5"S f  
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。 Vu|dV\N0*  
下面就是产生这个functor的类: 7+8bL{  
4!'1/3cY  
$MT}l  
template < typename Actor > kgc.8  
class do_while_actor %F3}/2  
  {  sL ~,  
Actor act; Ar~{= X  
public : 03"#J2b  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} \(9p&"Q-  
3;D?|E]1  
template < typename Cond > a(Sv,@/  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; d<Dn9,G  
} ; L w*1 .~  
{{zua- F  
r`>~Lp`  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 J[+Tj @n'  
最后,是那个do_ TAAR'Jz S  
>C^/,/%v  
0# UAjT3  
class do_while_invoker P%jkKE?B4  
  { ?1DUNZ6  
public : wz@/5c/u  
template < typename Actor > x 8M#t(hw  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 0~.)GG%R>D  
  { z (#Xca  
  return do_while_actor < Actor > (act); 8!6<p[_  
} okh0 _4  
} do_; I$Eg$q  
hLn&5jYHvt  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? #mTMt;x  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Ctj8tK$D  
最后来说说怎么处理break和continue )+k[uokj  
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。 jDp]R_i  
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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