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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda N4}j,{#  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 dP=1*  
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, 2G=Bav\n+  
NIY0f@1z-  
>2_BL5<S  
MS)#S&  
  class filler J}Bg<[n  
  { ka0T|$ u(s  
public : 5?&k? v@  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} rbHrG<+7zO  
} ; {OL*E0  
CS)&A4`8  
/J aH  
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: %M2.h;9]*\  
x$Ko|:-  
$]<CC`  
Mc#uWmc 7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); lbZ,?wm  
w}c1zpa  
-v'7;L0K  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 B;r U  
KdHR.;*  
r :{2}nE  
ClCb.Ozj4  
二. 战前分析 ( \{9W  
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。 r  /63  
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 mT <4@RrB  
;nyV)+t+a  
2 :u4~E3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0?qXDO&~  
  /* --------------------------------------------- */ T;XEU%:LK  
vector < int *> vp( 10 ); o7i/~JkTP  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); QZ$94XLI  
/* --------------------------------------------- */ BC ]^BKP  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); A,ttn5Sh?  
/* --------------------------------------------- */ ({zt=}r,  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 8xJdK'  
  /* --------------------------------------------- */ MCD]n  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); =;-/( C  
/* --------------------------------------------- */ `r e]Q0IO  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); @vh3S+=M  
\$}xt`6p  
OD-CU8X9  
B q+RFo  
看了之后,我们可以思考一些问题: `<i|K*u  
1._1, _2是什么? 6Xb\a^ q  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 nud,ag  
2._1 = 1是在做什么? zNofI$U  
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。 3Bee6N>  
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。 0 60<wjX6  
l~!Tnp\M  
&Y%Kr`.h  
三. 动工 "%dWBvuO  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: \j !JRD+j  
%Rj:r!XB:  
SL" ;\[uI  
-|B?pR  
template < typename T > gRIRc4p  
class assignment t uo'4%]i  
  { lBqu}88q0  
T value; \~UyfVPRT  
public : 2hdi)C,7Y  
assignment( const T & v) : value(v) {} O Ul+es  
template < typename T2 > M,"4r^%k  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 9a9<I  
} ; EKZ40z`  
?v PwI  
EgM.wQHR]  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 D{'x7!5r  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment FiMP_ y*S  
X&nkc/erx  
5|f[evQj<S  
?6+GE_VZ  
  class holder 6[,*2a8  
  { X[_w#Hwp-  
public : uy)iB'st&  
template < typename T > 3C 84b/A  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ${0+LhST  
  { k<wX??'  
  return assignment < T > (t); zk=5uKcPE  
} 9#{?*c6  
} ; gm~Ka%O|F  
NX&mEz  
km,}7^?F0r  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ZfM(%rx  
y5B4t6M(  
  static holder _1; v/=O:SM}  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 jCqs^`-  
QE[ETv  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6 DqV1'  
而不用手动写一个函数对象。 ?&EPZqI  
XFeHkU`C  
YdX#`  
34_:.QK-  
四. 问题分析 *L7 ZyERs  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 J7W]Str  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 +C1/02ZJ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 }&sF \b  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 +Wh0Of  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 vS%o>"P  
Bi/=cI  
五. 问题1:一致性 4]0|fi3}>  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| g+;m?VJ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ' Z:FGSwT  
F?&n5R.  
struct holder b7Jk{x #u  
  { `=0}+  
  // Q!(16  
  template < typename T > +!Q<gWb  
T &   operator ()( const T & r) const ))V)]+  
  { [R*UPa  
  return (T & )r; g0GC g  
} {r Q6IV3=  
} ; #]<j.Fc`  
Ic/D!J{Y  
这样的话assignment也必须相应改动: d]6.$"\" p  
ax0RtqtR&  
template < typename Left, typename Right > :pj#t$:!  
class assignment \E1[ /  
  { ^M6xRkI  
Left l; NBZFIFO<  
Right r; "- @{ )  
public : fa9c!xDt  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3Xyu`zS&   
template < typename T2 > ku3Vr\s  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } <o,]f E[  
} ; =u W+>;]  
.)~IoIW=  
同时,holder的operator=也需要改动: ~6L\9B )  
`K37&b;`[  
template < typename T > f(!:_!m*  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const {eA0I\c(C  
  { @T[}] e  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); aal5d_Y  
} mlc0XDS%  
Rl90uF]8  
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=NKtA^G  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 9gR@Q%b)  
NwbB\Wl  
return l(rhs) = r; k2DT+}u7G  
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。 19O /Q,9  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: MLg+ 9y  
g>)&Q >}=W  
template < typename Tp > q66!xhp;?  
class constant_t sc dU  
  { XA75tU[#  
  const Tp t; \g& P5  
public : Hh`x>{,|S  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} `7$0H]*6  
template < typename T > ~x;1&\'k  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const {#"[h1  
  { w&<-pIa`  
  return t;  Xr'Y[E [  
} AX3iB1):K  
} ; A+v6N>}*  
#vCtH2  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 :MPWf4K2s  
下面就可以修改holder的operator=了 h^o>9s/|/H  
|^p7:)cy  
template < typename T > L5$r<t<  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const X:Z4QqT  
  { ?IRp3H  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ) Zud|%L  
} :k9n 9  
bso l>M[<  
同时也要修改assignment的operator() 'Vq_/g!?1  
x[l_dmq  
template < typename T2 > <Vucr   
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); }  JwEQR  
现在代码看起来就很一致了。 @%Y$@Qb{  
}jTCzqHW]  
六. 问题2:链式操作 B>sSl1opI  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 0\XG;KA  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 T= Q"| S]V  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Mg3>/!  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 2;X{ZLo  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct b.HfxYt(  
&("HH"!  
template < typename T > D >ax<t1K  
struct result_1 Hw[(v[v  
  { t* eZe`|  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; rC )pCC  
} ; /4x3dwXW@  
> Q[L, I  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: V*]cF=W[A  
9w\ yWxl  
template < typename T > 2P)*Y5`KBH  
struct   ref j$v2_q  
  { $&D$Uc`U>  
typedef T & reference; vX|i5P0)8  
} ; 0'&N?rS  
template < typename T > R%l6+Okr  
struct   ref < T &> EG=~0j~  
  { <_XyHb-  
typedef T & reference; JG6"5::  
} ; !F ]7q]g  
`-Yo$b;:  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: qz]b8rX  
2^Y@e=^A  
template < typename T > AcC'hr.N+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const D}4*Il?  
  { d@-s_gw  
  return l(t) = r(t); xF|P6GXg  
} *\W *,D.I  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 4rX jso|  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 66RqjP '2  
|S0]qt?  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 w]2tb  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: fd Vye|%  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 gZkjh{rQ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 w.v yEU^  
最后的布局是: x-W6W  
                Add Z?@1X`@  
              /   \ k)l*L1Y4:  
            Divide   5 c j-_  
            /   \ {zGM[A  
          _1     3 &U <t*"  
似乎一切都解决了?不。 #$/SM_X14C  
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。 kFCjko  
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。 ?[Gj?D.Wc  
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: i qLNX)  
Um4$. BKD  
template < typename Right >  -w7g}  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const `bXP )$  
Right & rt) const f+A!w8E  
  { c:;m BS>~  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8M9LY9C  
} x[%z \  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 a-nf5w>&q  
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。 24 )Sf  
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。 2VSs#z!  
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。 f9`F~6$  
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。 LojEJ  
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? 6:PQkr  
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: E]Wnl\Be  
J})#43P  
template < class Action > # MpW\yX  
class picker : public Action pS [nKcyj  
  { 4i<V^go"  
public : BNA`Cc1VV  
picker( const Action & act) : Action(act) {} YG AB2`!U  
  // all the operator overloaded /K+GM8rtE  
} ; L p(6K  
}Z^r<-N  
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。 Ky6.6Y<.|  
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: Nd b_|  
3WH"NC-O<  
template < typename Right > /Q|guJx  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 4q<LNvJA  
  { .)eJL  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <W$Ig@4[.d  
} %+>t @F,GM  
$x%3^{G  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 52RFB!Z[  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 D4';QCwo  
WnATgY t  
template < typename T >   struct picker_maker u+U '|6)E  
  { I\8f`l  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ]g}Tqf/N%  
} ; ]t4 9Efw  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > &DUt`Dr w  
  { 0/r\#"+XT  
typedef picker < T > result; F0&BEJBkU  
} ; 2!UNFv#=$  
C}})dL;(  
下面总的结构就有了: ?/EyfTex  
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。 Ds}ctL{6"  
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。 cwe@W PE2  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 CO+[iJ,4C+  
至此链式操作完美实现。  P5&mpl1  
ss8de9T"'  
hvc%6A\nm  
七. 问题3 n aQ0TN,  
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。 *{/L7])gm  
\QpH~&QIS  
template < typename T1, typename T2 > iJIDx9 )Z  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d{~5tv- H  
  { O&ur |&v  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ue YBD]3'  
} >'qkW$-95  
AdCi*="m  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: p_K` `JE  
>_ )~"Ra  
template < typename T1, typename T2 > d&!ZCq#_e  
struct result_2 FN-j@  
  { ]GSs{'Uh B  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; !'ylh8}  
} ; zVSbEcr,C~  
:yLSLN  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? X?RnP3t~  
这个差事就留给了holder自己。 ^5"2s:vP  
    n$z}DE5 #  
C>1fL6ct  
template < int Order > 5)}3C_pmW  
class holder; )ifEgBT  
template <> 81(.{Y839_  
class holder < 1 > +`@)87O  
  { '[XtARtY`  
public : ]["=K!la:  
template < typename T > ,g2oqq ?  
  struct result_1 .:<-E%  
  { !3E %u$-}  
  typedef T & result; gEejLyOag  
} ; 9}\{0;9  
template < typename T1, typename T2 > 9`3%o9V9Y  
  struct result_2 f/_RtOSw  
  { Z(' iZ'55F  
  typedef T1 & result; Do&em8i z  
} ; R0 g-  
template < typename T > ka3(sctZ5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3L;GfYr0  
  { ujo3"j[b  
  return (T & )r; 4bT21J37  
} (l|:$%[0  
template < typename T1, typename T2 > ywPFL/@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const OS X5S:XS  
  { %*>ee[^L ,  
  return (T1 & )r1; x B%Felz  
} Rh:@@4<  
} ; yNw YP%"y  
#i#4h<R  
template <> @0XqUcV  
class holder < 2 > [sM~B  
  { qre.^6x  
public : =bVaB<!  
template < typename T > DOr()X  
  struct result_1 '+!@c&d#%o  
  { ]yTMWIx#  
  typedef T & result; >&1MD}  
} ; [&Kn&bdKW  
template < typename T1, typename T2 > kF09t5Lr  
  struct result_2 D@M ZTb  
  { Anpx%NVo  
  typedef T2 & result; ~AD%aHR  
} ; F?+K~['i  
template < typename T > w(sD}YA)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const INm21MS$  
  { Nb))_+/  
  return (T & )r; LI>tN R~  
} ~S\Ee 2e>  
template < typename T1, typename T2 > *?k~n9n5U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const uC _&?  
  { oGK 1D  
  return (T2 & )r2; Cst:5m0!  
} S 1%/ee3  
} ; pa7Iz^i  
) o)k~6uT  
b*-g@S  
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> >。 \2F$FRWo  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 6[-N})  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: s^ t1T&  
ews4qP  
return l(i, j) = r(i, j); 1gq(s2izy  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ^|z  
4FmT.P  
  return ( int & )i; &x}a  
  return ( int & )j; yv.UNcP?  
最后执行i = j; ZfzUvN&!  
可见,参数被正确的选择了。 R:= %gl!  
g3p*OYf  
eiL  ;  
piZ0KA"  
DPrFBy  
八. 中期总结 |<,!K;@  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: MKad 5gD*<  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 @"`J~uK  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 %;SOe9  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor G~oGBq6Gz  
MroJ!.9  
qO yg&]7  
P= e3f(M2  
=Q % F~  
*c\:ogd  
九. 简化 L*2YAIG  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 cx]&ae*  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 jQAK ?7':=  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: __}j {Buk  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 I8|7~jRB  
  +-*/&|^等 >680}\S  
2. 返回引用。 +?xW%omy  
  =,各种复合赋值等  ~ccwu  
3. 返回固定类型。 &N{XLg>  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) /V66P@[>  
4. 原样返回。 /65ddt  
  operator, !n<vN@V*3d  
5. 返回解引用的类型。 *\?t W]8<  
  operator*(单目) 9{gY|2R_  
6. 返回地址。 l]BIFZ~  
  operator&(单目) ]!yuD/4A  
7. 下表访问返回类型。 6 ufF34tA  
  operator[] aP}kl[W  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ?GdoB7(%  
  operator<<和operator>> ?v]EXV3  
HPGMR4=ANS  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 o% ZtE  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: nf,R+oX  
icq!^5BzL  
template < typename Left > nLn3kMl4  
struct value_return b' 1%g}  
  { y{>d&M|  
template < typename T > 5iE-$,7#L  
  struct result_1 &|;XLRHP}  
  { 3h:"-{MW.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 0dv# [  
} ; xPFNH`O&  
OH2Xxr[bQ  
template < typename T1, typename T2 > 2s(c#$JVS  
  struct result_2 dLV>FpA\  
  { y be:u  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; V%F^6ds$]0  
} ; 3P{ d~2  
} ; =!rdn#KH  
MP5 vc5[  
3b1;f)t  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait |9YY8oT.  
p 8,wr )  
下面我们来剥离functor中的operator() 4Wz@^7|V5  
首先operator里面的代码全是下面的形式: p^QEk~qw  
.>4Zt'gCt  
return l(t) op r(t) `)sC".b7  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) @" -[@  
return op l(t) K `|%-k+D  
return op l(t1, t2) UY@^KT]  
return l(t) op 8lG@8tbW^  
return l(t1, t2) op #t.)4$  
return l(t)[r(t)] JI TQ3UL:W  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] vrr&Ve  
A4Dj4n0  
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: Gqe?CM  
单目: return f(l(t), r(t)); 11%<bmJ]Q3  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); g_<^kg"  
双目: return f(l(t)); vM_UF{a$=  
return f(l(t1, t2)); Y?cdm}:Ou  
下面就是f的实现,以operator/为例 eko$c,&jY  
-6wjc rTD  
struct meta_divide &L&6 y()G  
  { J$' Q3k  
template < typename T1, typename T2 > J2rw4L  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 4bV&U=  
  { tOn 6  
  return t1 / t2; ~RlsgtX"  
} nE$8-*BZ_  
} ; #\15,!*a=  
13+f ^  
这个工作可以让宏来做: 1C,=1bY  
r_8[}|7;  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ F:p'%#3rU/  
template < typename T1, typename T2 > \ B=E<</i  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; `zD]*i(  
以后可以直接用 M4MO)MYJ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 8ZmU(m  
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 T8nOb9Nrj  
(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。。。) JHF <vyt5<  
\UBTNY,  
uBdS}U  
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 _gAU`aO^  
" 3ryp A  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > uVnbOqR<X  
class unary_op : public Rettype  y5"b(nb  
  { [^oTC;  
    Left l; Ie12d@  
public : b FV+|0  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Wq5Nc  
@xKfqKoqg  
template < typename T > ]+C;C  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '/2u^&W  
      { pDw^~5P  
      return FuncType::execute(l(t)); BKd03s=  
    } X\\c=[#8-  
0rnne L  
    template < typename T1, typename T2 > Z/ Vb_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Me*woCos'  
      { ~"eQPTd  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Y~FN` =O  
    } Bo)N<S_=^  
} ; %E1_)^ ^  
\FE  
$mH'%YDIl  
同样还可以申明一个binary_op E5>y?N  
s{QS2G$5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0a1Vj56{)  
class binary_op : public Rettype =f{)!uW<4  
  { <B+xE?v4  
    Left l; Z@Tb3N/[  
Right r; p#k>BHgnF  
public : gb_r <j:w  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} k15fy"+Ut  
<i<[TPv";  
template < typename T > #CRAQ#:45(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8`I/\8;H'p  
      { zO@7V>2  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); .ty^k@J|]  
    } U};~ff+  
"Uk "  
    template < typename T1, typename T2 > )/32sz]~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dfU z{  
      { Iu3*`H  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); F<W`zQ46  
    } :6N'%LKK  
} ; h'QEwW  
y<r@zb9  
B#zu< z  
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 EZ  N38T  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 0j'H5>m"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) )MV`(/BC*  
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。 0 It[Pa qG  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! cx+li4v  
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。。。 XIS.0]~  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 '4T]=s~N  
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) V~9vf*X  
下面是修改过的unary_op @bkZ< Gq  
%.NOQ<@W  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ITUwIpA E  
class unary_op <B3v4 f  
  { /,tQdD&  
Left l; ('9LUFw\  
  >Rnj6A|Q  
public : E/<5JhI9~  
:o2^?k8k&#  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} bVLuv`A/  
Xa=M{x  
template < typename T > 2D?V0>/  
  struct result_1 ?zS t  
  { dg(fD>+  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; S yf0dp3  
} ; &5x ]9   
-pF3q2zb  
template < typename T1, typename T2 > x)^/3  
  struct result_2 u U|fCwQt  
  { Z'u:Em  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )P)Zds@F  
} ; | e&v;48  
]j^V5y"  
template < typename T1, typename T2 > 2 c%*u {=:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #iZ%CY\  
  { ^Z6N&s#6  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ! u4'1jd[d  
} Vk3xWD~  
JQ[~N-  
template < typename T > mbZS J  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RD$"ft]Vc  
  { !awsQ!e|  
  return OpClass::execute(lt(t)); !yfQ^a_ O  
} sF+mfoMtG  
>$%rsc}^  
} ; Os9;;^k  
D>HX1LV  
qi ;X_\v  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug vvsQf%  
好啦,现在才真正完美了。 a4B#?p  
现在在picker里面就可以这么添加了: PX5K-|R  
Dej2-Y  
template < typename Right > & rsNB:!  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 8/tvS8I#y  
  { _NkVi_UX  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 9=-d/y?  
} 2X= pu. ;F  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 O<:"Irq\qr  
[|:kS  
*j`{ K  
@~Uu]1  
qMHI-h_A  
十. bind z. 6-D  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 A.D@21py  
先来分析一下一段例子 e2P ds`  
]V`L\  
2$Fy?08q  
int foo( int x, int y) { return x - y;} <c X\|dM  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 RKt#2%FFO  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 P:p@Iep  
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。 EWr8=@iU  
我们来写个简单的。 9"#,X36  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: *k(|r>  
对于函数对象类的版本: ,[Bv\4Ah  
Bq20U:f  
template < typename Func > A-8[8J  
struct functor_trait `Tt;)D  
  { )J['0DUrZK  
typedef typename Func::result_type result_type; \dq}nOsX*  
} ; l<89[{9o  
对于无参数函数的版本: FA+'E  
{hE\ECT-  
template < typename Ret > =/|2f; Q  
struct functor_trait < Ret ( * )() > U^xz>:~  
  { Jxq;Uu9  
typedef Ret result_type; sXpA^pT"T  
} ; 7M#irCX  
对于单参数函数的版本: $v6`5;#u  
X=W.{?  
template < typename Ret, typename V1 > U)3*7D  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ly8IrgtKy  
  { }kCaTI?@#  
typedef Ret result_type; Oh|KbM*vS  
} ; =:5o"g  
对于双参数函数的版本: Q`ALyp,9b  
p1O[QQ|  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 7a<-}>sU  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > HqZ3]  
  { q#mw#Uw-  
typedef Ret result_type; )[c@5zy~*  
} ; ^e 1Ux  
等等。。。 w<0F-0:8  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Avc9W[4  
H/v|H}d;  
template < typename Func > Ha}TdQ%  
struct func_return 8d!t"oj68  
  { da,Bnze0  
template < typename T > -k+}w_<Q  
  struct result_1 Ul/Uk n$  
  { a@ub%laL Z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; P`HDQ/^O  
} ; 1dl@2CVS  
;ye5HlH}.  
template < typename T1, typename T2 > [s"e?Qee  
  struct result_2 9?IvSv}z  
  { %:DH _0  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; S%sD#0l  
} ; |P>Yf0  
} ; n@`:"j%s_  
/jtU<uX  
v{T%`WuPRf  
最后一个单参数binder就很容易写出来了  s_p\ bl.  
FVgE^_  
template < typename Func, typename aPicker > /3!c ;(  
class binder_1 DC-tBbQkk  
  { a9"1a'  
Func fn; KcK,%!>B  
aPicker pk; k|Syw ATr  
public : ~kJ}Z<e  
Q, `:RF3  
template < typename T > |BC/ERms  
  struct result_1 A0@E^bG  
  { (:spA5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; G%RL8HU  
} ; ,8Yc@P_O  
&Se!AcvKF  
template < typename T1, typename T2 > ?4^8C4  
  struct result_2 +IM: jrT(  
  { KbcmK( `_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; c=52*&  
} ; ma%PVz`I;9  
W{v{sQg  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} s[}4Q|s%  
.EXe3!J)!  
template < typename T > l0&Y",vy  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fGz++;b<S  
  { :9O"?FE  
  return fn(pk(t)); `/4 R$E{  
} ]((Ix,ggP  
template < typename T1, typename T2 > _Z>I"m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {j!jm5  
  { ?e. Ge0&  
  return fn(pk(t1, t2)); O #  
} ! /qQ:k-.  
} ;  el"XD"*  
KIeTZVu$%  
w~n7l97Pw  
一目了然不是么? "7. lsL5  
最后实现bind Ny6 daf3f  
iem@ K  
0]._|Ubn6)  
template < typename Func, typename aPicker > 9eh9@~mU"l  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) jO9w7u6  
  { ui[E,W~  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ' thEZ  
} {$ (X,E  
n-5@<y^  
2个以上参数的bind可以同理实现。 rZt7C(FM$7  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 -{=c T?"+  
2=[deQs  
十一. phoenix \LI 2=J*  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: waYH_)Zx  
rRK^vfoJ`  
for_each(v.begin(), v.end(), v6$ }saTX  
( "4,Zox{^  
do_ Jy?#@/~  
[ ]JUb;B;Z  
  cout << _1 <<   " , " [/Figr]  
] DsI{*#  
.while_( -- _1), M*xt9'Yd  
cout << var( " \n " ) pVGH)6P>|  
) ER)<Twj  
); P_Bhec|#fT  
,]\:]Y&?  
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: Vjc*D]  
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 ^-|yF2>`  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 3!OO_  
那么我们就照着这个思路来实现吧: MUeS8:q-N  
 -l ?J  
H)Kt!v8  
template < typename Cond, typename Actor > ':[:12y[  
class do_while 2o\GU  
  {  mDJg-BQ  
Cond cd; / >As9|%  
Actor act; WL6p+sN'  
public : +1] xmnts  
template < typename T > ~nSGN%  
  struct result_1 (K}Md~  
  { qOi3`6LCV  
  typedef int result_type; 4wa8Vw`  
} ; bktw?{h  
tK$x=9M  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} DKzP)!B "  
q7VpKfA:M  
template < typename T > S(b5Gj/Kd  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OG C|elSM  
  { (ru9Ke%Dx  
  do ?Ww\D8yV&  
    { 5ZPe=SQ{  
  act(t); ;44?`[oP  
  } (_Ld^ ^|  
  while (cd(t)); S[_Hc$7U  
  return   0 ; 'B$ bGQ  
} sHr!GF  
} ; * YhX6J1  
8r 4 L4  
qZ8 V/  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). yzml4/X  
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。 o (OC3  
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。 | gou#zi  
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。 7T)J{:+0!|  
下面就是产生这个functor的类: pKM5<1J  
q%/ciPgE  
g3i !>  
template < typename Actor > luEP5l2&  
class do_while_actor jgb>:]:  
  { 0tzMu#  
Actor act; dF- d  
public : wW1E 'Vy{  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} e+ZC<Bdh  
-bq\2Yc$]  
template < typename Cond > XP$1CWI  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; -i}@o1o\  
} ; /wj L<  
_DAAD,'<a  
F>F&+63Q-  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 f17pwJ~=  
最后,是那个do_ N8Mq0Ck{$  
+QqEUf<U*,  
]('isq,P  
class do_while_invoker |c]Y1WwDx  
  { /y \KLa  
public : Ff\U]g  
template < typename Actor > 3j2% '$>E^  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const jx=2^A/i2-  
  { ^ H,oI*  
  return do_while_actor < Actor > (act); 9 J$z/j;X  
} <.d0GD`^  
} do_; O*<,lq 0K  
bB^SD] }C  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? E+65  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 z]NN ^pIa  
最后来说说怎么处理break和continue sf|[oD  
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。 TV>UD q  
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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