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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 20;M-Wx  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 2H fP$.  
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, ga^O]yK  
0iqa]Am  
Lhu2;F\/  
%).phn"ij[  
  class filler "?lirOD  
  { yi%A*q~MT  
public : #B:J7&@fn  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} GEfX,9LF&  
} ; bmna*!l^M  
3(%hHM7DM  
!cT#G  
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: N5csq(  
YFOK%7K  
-QCo]:cp  
#wbaRx@rc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 9I=J#Hi|+  
wlBdA  
1 9a"@WB@  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 j(6:   
+pc_KR  
wA) NB  
Ps Qq ^/  
二. 战前分析 BIDmZU9tL  
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。  ^"K  
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 yAR''>  
0}hN/2}&  
fm87?RgXD  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?/)Mt(p  
  /* --------------------------------------------- */ :h0as!2@dp  
vector < int *> vp( 10 ); v>.nL(VLjP  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); PTIC2  
/* --------------------------------------------- */ W&}YM b  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); V=k!&xN~  
/* --------------------------------------------- */ "R+ x  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); %Nd|VAe  
  /* --------------------------------------------- */ qfvd( w  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); DSYtj} >  
/* --------------------------------------------- */ 1F-o3\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); k=H{gt  
6 +^V  
*RUB`tEL  
?2OT:/I,  
看了之后,我们可以思考一些问题: |uV1S^ !A  
1._1, _2是什么?  a)PBC{I  
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。 )-|A|1Uo  
2._1 = 1是在做什么? V\%;S  
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。 f!e8xDfA  
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。 #>O,w0<qM  
Wra*lQb/B  
$iDatQ[  
三. 动工 UF=5k~7<b  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 3 =@7:4 A  
yEtI5Qk  
r ^_8y8&l  
HD?z   
template < typename T > AvRZf-Geg  
class assignment t*zve,?}  
  { : RnjcnR  
T value; >},O_qx  
public : < Up n~tH  
assignment( const T & v) : value(v) {} 511^f`P<  
template < typename T2 > f[.RAHjk  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } pZ+zm6\$  
} ; %>Z=#1h/a  
NS-u,5Jt  
Ud^+a H  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 I/jMe'Kp  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment WW0N"m'  
71 hv~Nk/x  
Kl{2^ q>  
,AGK O,w  
  class holder =r3Yt9  
  { g$ZgR)q  
public : MA.1t  
template < typename T > V!3G\*$?  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const M3K+;-n^  
  { R}llj$?  
  return assignment < T > (t); #l2wF>0  
} f,d @*E  
} ;  S&]+r<  
4?><x[l2{  
VaJX,Q  
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: s) u{A  
k<ku5U1|  
  static holder _1; qnyFRPC  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 3%{XJV   
>wej1#\3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); kGc;j8>."  
而不用手动写一个函数对象。 Zla5$GM  
3F5r3T6j}  
vUS$DU F  
u Zz^>* b  
四. 问题分析 z[0L?~$  
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。 7SoxsT)  
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。 TmH#  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 jMcCu$i7  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 f";70}_  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ,8;;#XR3  
v[e$RH  
五. 问题1:一致性 &sR{3pC}  
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?| 7`6n]4e  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 J^hj R%H  
S-gL]r3G8  
struct holder ?#ndMv!$  
  { ZL#4X*zT  
  // \s`'3y  
  template < typename T > G2ZF`WQ  
T &   operator ()( const T & r) const %N|7<n<S  
  { }%| (G[  
  return (T & )r; yb*SD!  
} 7 '2E-#^  
} ; 0h^upB#p  
w?Nvm?_]  
这样的话assignment也必须相应改动: qXt2m  
cm%QV?  
template < typename Left, typename Right > Q {3"&  
class assignment @'?<9 2A  
  { _T6WA&;8  
Left l; [`=|^2n?  
Right r; igOjlg_Q  
public : L=Dd`  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5Jp@n .  
template < typename T2 > {ogGi/8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } VHM,W]  
} ; |n=m8X  
p!AQ  
同时,holder的operator=也需要改动: 2!~ j(_TA  
B*zb0hdo:  
template < typename T > {}D8Y_=9\  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Q6_!I42Y`  
  { ul(1)q^  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); OC#oJwC  
} k^ B'W{  
4sSQ nK  
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。 #h /-  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ym2\o_^(  
-qs.'o ;2  
return l(rhs) = r; 5L42'gJ  
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。 W ;,Uh E  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: |m"2B]"@  
-F4CHpua  
template < typename Tp > O#H`/z  
class constant_t YCeE?S1gk3  
  { ZJP.-`U  
  const Tp t; A_{QY&%m  
public : b?CmKiM%  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} W+H 27qsv  
template < typename T > yT-m9$^v  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const r@e_cD] M  
  { %HL@O]ftS  
  return t; TqKL(Qw E  
} |w>"oaLN|Q  
} ; W`eYd| +C  
5ii`!y  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 k^C;"awh  
下面就可以修改holder的operator=了 .',ikez  
Fng":28o  
template < typename T > *Mg=IEu-6[  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const jzI\Q{[m'  
  { ,`P,))  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); X z2IAiAs'  
} f>\?\!  
ro}plK(<WQ  
同时也要修改assignment的operator() >J3N,f  
w]"Y1J(i  
template < typename T2 > [LL"86D  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } zO9$fU  
现在代码看起来就很一致了。 M_T$\z;,  
7w @.)@5  
六. 问题2:链式操作 ^\e:j7@z  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 $* b>c:  
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。 b-M[la}1"  
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。 $Z+N*w~8  
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。 t<|=-  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct hAfRHd  
)}~k7bb}Y  
template < typename T > NX@TWBn%  
struct result_1 .m;1V6  
  { WQv~<]1J F  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; @-kzSm  
} ; iq5h[  
+m:U9K(\h  
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: !b rN)b)f  
=XQ3sk6U  
template < typename T > n6O1\}YB  
struct   ref UG Fx  
  { 9D(M>'Bh  
typedef T & reference; L;,Nh  
} ; @2CYv>  
template < typename T > l"IBt:  
struct   ref < T &> %Q1v8l.}  
  { R@=ve %a-  
typedef T & reference; Rk"VFe>r  
} ; viD+~j18  
, *e^,|#  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 8BE OE<  
RW,ew!Z  
template < typename T > z\_q`43U7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const $SG^, !!&A  
  { qq[2h~6P]  
  return l(t) = r(t); }!Qo wG   
}  Tx/  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。  Ca@[]-_H  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 -R~;E[ {%  
 O7s0M?4  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 #T#&qo#  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: .DHZs#R  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 +'uF3- +WY  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 6M"J3\ x  
最后的布局是: dvyE._/v  
                Add u\^<V)  
              /   \ q,aWF5m@  
            Divide   5 +**H7: bO  
            /   \ NZ{kjAd3c  
          _1     3 L@CN0ezQs  
似乎一切都解决了?不。 jn]hqTy8  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 duXv [1  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 W$:;MY>0f  
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: %lv2;-  
U+@yx>!  
template < typename Right > ^=OjsN  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const  t Z\  
Right & rt) const f:Nfw+/q  
  { Ip.5I!h[Xb  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Q`5jEtu#,  
} UQ'D-eK  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 %CF(SK2w  
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。 FLEf(  
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。 :/~`"`#1  
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。 Haj`mc!<D0  
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。 >bz}IcZP  
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? IJS9%m#  
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: .A\9|sRZ5  
fAUtqkB  
template < class Action > "uTzmm$  
class picker : public Action .}SW`R Pk  
  { "h$A.S  
public : Bq79Ev .-  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 8@6:UR.)  
  // all the operator overloaded mEz&:A  
} ; zJ|Ek"R.  
1kb?y4xeJ  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 nHD4J;l  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: F3H)B:  
pA(@gisg  
template < typename Right > 6/nhz6=  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const <G2;nvRr  
  { 3t68cdFlz  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2~R"3c+^  
} `u%//m_(  
!fzqpl\ze  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > R/ l1$}  
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。 ouVR[w>V  
xzW]D0o0  
template < typename T >   struct picker_maker ^uIZs}=+  
  { COJqVC(#  
typedef picker < constant_t < T >   > result; -HZvz[u  
} ; O:xRUjpL  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > )w;XicT  
  { q6H90Zb  
typedef picker < T > result; !rTh+F*  
} ; aWOApXJ  
JaG<.ki  
下面总的结构就有了: (cNT ud$  
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。 ZzzQXfA#  
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。 @L{HT8utK3  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 +;:i,`Lmg  
至此链式操作完美实现。 Q&`$:h.~  
LtejLCf/  
"F"G(ba^  
七. 问题3 !?O:%QG  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 z[z'.{;D  
bC?t4-W  
template < typename T1, typename T2 > Wj.)wr!  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =]-!  
  { D~NH 4B  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); dfc-#I p?  
} FEU$D\1y  
;P5\EJo  
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: [rqq*_eB  
lQi2ym?  
template < typename T1, typename T2 > -("79v>#  
struct result_2 Pa0tf:  
  { /~J#c=  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 0/{-X[z  
} ; v SHb\V#  
KM< M^l_Q  
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? 2}~1poyi>  
这个差事就留给了holder自己。 @hl5^d"l  
    ,o*b-Cv/  
>hB]T%'  
template < int Order > VaVKWJg$  
class holder; 3"I 1'+  
template <> fm&l 0  
class holder < 1 > [#3:CDT  
  { HmbTV(lC  
public : .Zf#L'Rf  
template < typename T > 8N ci1o  
  struct result_1 ` mALx! `  
  { uW Q`  
  typedef T & result; wqA5GK>m2  
} ; uZd)o AB  
template < typename T1, typename T2 > 1PLKcU  
  struct result_2 jqb,^T|j;m  
  { Zu&trxnNf[  
  typedef T1 & result; kJJQcjAP:  
} ; .7~Kfm@2  
template < typename T > U:_T9!fG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :T%,.sH  
  { n9cWvy&f  
  return (T & )r; k(%RX _]C  
} $dorE ~T  
template < typename T1, typename T2 > F3';oyy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const rAP+nh ans  
  { j1**Ch/  
  return (T1 & )r1; *Vv ;NA/  
} E<-}Jc1  
} ; 4zJ9bF4  
"/ @ ;6   
template <> KC q3S  
class holder < 2 > (873:"(  
  { nfRo:@  
public : D!qtb6<.  
template < typename T > n$#^gzU4  
  struct result_1 % fA0XRM  
  { HAGWA2wQ  
  typedef T & result; b cz<t)  
} ; Og30&a!~F  
template < typename T1, typename T2 > xv4nYm9  
  struct result_2 z)QyQ  
  { )TRDM[u  
  typedef T2 & result; E%H,Hk^  
} ; e<iTU?eJM  
template < typename T > q.Z0Q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Nm OQ7T  
  { I0Wn?Qq=@  
  return (T & )r; Haq23K  
} eUF PzioW  
template < typename T1, typename T2 > IQ2<Pinv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ELY$ ]^T  
  { JK,#dA#  
  return (T2 & )r2; RR`?o\  
} yU .B(|  
} ; ~@itZ,d\  
{) Y &Vr5  
tH>%`:  
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+Cb.$@  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: My)}oN7\z  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: u"C`S<c  
TN/I(pkt1B  
return l(i, j) = r(i, j); L d#  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 9&rn3hmP  
b-~`A;pr  
  return ( int & )i; :4(7W[r6  
  return ( int & )j; mUnn k`v  
最后执行i = j; yKDg ~zsh  
可见,参数被正确的选择了。 2Q1* Xq{  
.JQR5R |Q  
W%vh7>.  
VMHiuBz:  
$JX_e  
八. 中期总结 %,6@Uu#%6  
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: N_/&xHw  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 0FEb[+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。 QbOm JQ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor QD\S E  
RsTpjY*Xb  
3 5|5|m a  
)I!l:!Ij*D  
8MW|CM4Q  
Nm\I_wjX  
九. 简化 }=XL^a|V  
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。 }o)GBWqHR  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 (qohb0  
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: #n~/~*:i92  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 #;?z<  
  +-*/&|^等 L$7v;R3  
2. 返回引用。 sjShm  
  =,各种复合赋值等 CgEeO,N]j  
3. 返回固定类型。 7p u*/W~  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) FUq@ dUv  
4. 原样返回。 9W'#4  
  operator, .lTGFeJqZ4  
5. 返回解引用的类型。 3z ~zcQ^\  
  operator*(单目) @X1>Wv|[  
6. 返回地址。 "b -KVZ  
  operator&(单目) o Q{gh$6*  
7. 下表访问返回类型。 9D8el}uHf  
  operator[] *pI3"_  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 2"V?+Hhz  
  operator<<和operator>> #c?\(qjWA  
puMpUY  
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。 AQ+w%>G6  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 173/A=]  
m[Zz(tL  
template < typename Left > +yCIA\i#t6  
struct value_return C(W?)6?  
  { IybMO5Mwn  
template < typename T > yKfRwO[ j  
  struct result_1 ;=UrIA@y;=  
  { W P.6ea7k  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 4(B,aU>y  
} ; 2psI\7UjA]  
m$[ \(Z(/  
template < typename T1, typename T2 > Fnll&TF  
  struct result_2 |q5\1}@:  
  { ??1V__w  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; aEX+M57k~  
} ; ?CmW{9O  
} ; _Vp9Y:mX2  
G]q6Ika  
~>#=$#V   
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait :Q&8DC#]  
J0|/g2%0  
下面我们来剥离functor中的operator() q/%f2U%4:  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 6S`eN\s  
sfVtYIu  
return l(t) op r(t) 8 wC3}U  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) pN%L3?2  
return op l(t) >rYP}k  
return op l(t1, t2) ]u2! )vZh'  
return l(t) op (A(d]l  
return l(t1, t2) op  D&N5)  
return l(t)[r(t)] ;QgJw2G  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] =b9?r  
npbNUKdz  
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: na8A}\!<  
单目: return f(l(t), r(t)); \>9%=32u.  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); K*CO%:,-  
双目: return f(l(t)); `wk#5[Y_  
return f(l(t1, t2)); fdp/c wd  
下面就是f的实现,以operator/为例 \7("bB=  
q] ,&$d^@  
struct meta_divide PiAA,  
  { p^~lQ8t  
template < typename T1, typename T2 > ? )0U!)tK  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) *,pG4kh!  
  { X}Fc0Oo  
  return t1 / t2; tlvLbP*r  
} r6MQ|@  
} ; M@{GT/`Pf  
X "1q$xwc  
这个工作可以让宏来做: }$iH 3#E8  
*qKwu?]?>  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ SV8rZWJ  
template < typename T1, typename T2 > \ M}M.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; PTL52+}/  
以后可以直接用 X3RpJ#m"'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) D!)'c(b  
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 |!rD2T\Ef  
(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。。。) dos$d3B4  
rD<@$KpP  
gD&%$&q  
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 zy5@K)  
e2/&X;2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > h r t\  
class unary_op : public Rettype [/5>)HK} C  
  { `iQyKZS/+  
    Left l;  dsJ}C|N  
public : m<"1*d~  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} `2S%l, >)#  
M,cI0i  
template < typename T > MLa]s* ; d  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BflF*-s ^  
      {  bQ  
      return FuncType::execute(l(t)); (:E^} &A  
    } Jq?ai8  
Ep?a1&b  
    template < typename T1, typename T2 > qj/ 66ak  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ct"h.rD]  
      { L>pP3[~DV  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 6>bKlYl&9  
    } 0g`WRe  
} ; n6ud;jN|  
,n&Dg58K  
G 7zfyw}W  
同样还可以申明一个binary_op C"hc.A&4  
gKS^-X{x  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > tTQ>pg1{qh  
class binary_op : public Rettype PjRKYa_U  
  { gEPCXf  
    Left l; <lv:mqV  
Right r; ^@L  
public : y"2#bq  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} I#$u(2.H  
#4~Ivj  
template < typename T > =B;rj  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?uh7m 2l0D  
      { jsk<N  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); C{e:xGJK  
    } uXK$5"  
&=_YL  
    template < typename T1, typename T2 > )[%#HT  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9)H~I/9Y  
      { :@YZ6?hf  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); U .e Urzu  
    } _3kAN .g  
} ; iCz,|;w%  
=o+t_.)N  
Lqwc:%Y:_  
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 g($y4~#  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Qv']*C[!z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) nA%-<  
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。 MPM_/dn-  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! UW)k]@L  
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。。。 Pm" ,7  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 L;grH5K5  
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) Pf(z0o&  
下面是修改过的unary_op AL,|%yup  
7j._3'M=Kc  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > K$f~Fft  
class unary_op w[]7{ D];  
  { +O\6p  
Left l; 1gCp/m2r7  
  ' 71D:%p  
public : qItj`F)d  
kj+AsQC ,  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} umD .  
<qv:7@  
template < typename T > M62V NYt  
  struct result_1 . VWH  
  { S@T> u,t'  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; +gK7`:v4O*  
} ; wK|&[m s  
x!LUhX '  
template < typename T1, typename T2 > <fN?=u+  
  struct result_2 u3"F7 lJ  
  { X8?|5$Ey  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4sROMk=l  
} ; [+ 1([#  
)mp0k%  
template < typename T1, typename T2 > uXtfP?3Vy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =C5 [75z#+  
  { h:j-Xd$H+  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); nD E5A  
} H^'EY:|  
.>h|e_E  
template < typename T > ^VoQGP/cl  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ml0d^l}'  
  { BKVvu}V(o  
  return OpClass::execute(lt(t)); wk)gxn1A,  
} rP#@*{";  
Z#^2F8,]  
} ; &W|'rA'r  
S@Jl_`<  
85Ms*[g  
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 Y@;bA=Du}  
好啦,现在才真正完美了。 /kNr5s  
现在在picker里面就可以这么添加了: aD0w82s]J  
ka"jv"z  
template < typename Right > .8fOc.h8h  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const W 6~<7  
  { ou96 P<B  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Gz ^g!N[  
} 24|:VxO  
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。 kD"dZQx  
:i?Z1x1`  
U3A>#EV  
sHh2>f@x$  
)e]:T4*vo  
十. bind :n>:*e@w%  
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。 r\_aux^z  
先来分析一下一段例子 'VR5>r  
l.b  
.r]n<  
int foo( int x, int y) { return x - y;} gY;N>Yq,C  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 e#&[4tQF  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 vT3LhN+1  
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。 yvNYYp2r  
我们来写个简单的。 @WFjM  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: aLq=%fsV)  
对于函数对象类的版本: L'z?M]  
r}03&h~Hc&  
template < typename Func > 213D{#2  
struct functor_trait s9O] tk  
  { 9-pd{Z~l  
typedef typename Func::result_type result_type; pmHd1 Wub  
} ; QIo|t!7F  
对于无参数函数的版本: 7Zr jU {  
!YAkHrF`[0  
template < typename Ret > H${Ym BG  
struct functor_trait < Ret ( * )() > v  mw7H  
  { r|0C G^:C  
typedef Ret result_type; Re,0RM\  
} ; ^!Bpev  
对于单参数函数的版本: ,gD30Pylz  
mX,#|qLf  
template < typename Ret, typename V1 > eYR/kZ %<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > C:gE   
  { 1&wZJP=  
typedef Ret result_type; t41\nTZr  
} ; ki}Uw#  
对于双参数函数的版本: G|Q}.v  
F-_RL-hbN%  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > TvM{ QGN  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > VwtGHF'  
  { c.jnPVf:  
typedef Ret result_type; '!IX;OSjH  
} ; Fd|:7NRA<  
等等。。。 <*4=sX@  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy {jlm]<:&Z  
?;uzx7@F  
template < typename Func > .[K{;^>  
struct func_return =U|J{^ >I  
  { Oi l>bv8  
template < typename T > X(E f=:  
  struct result_1 )Q7;)iPY#  
  { Hk3HzN 3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9chiu%20  
} ; AS4m227  
eb.`Q+Gb  
template < typename T1, typename T2 > { SK8Mdn  
  struct result_2 *7!}[ v_  
  { u%ih7v!r\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <&W3\/xx  
} ; S2j7(T;~YB  
} ; tDIzn`$ z  
B-M|}T  
hhYo9jTHW  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 |a^ydwb  
Nnv&~ D>  
template < typename Func, typename aPicker > ,0#OA* 0B  
class binder_1 $OjsaE %  
  { i.K}(bo;b  
Func fn; ]T zN*6o  
aPicker pk; }yB@?  
public : SOP= X-6f  
Z < uwqA  
template < typename T > Rs<,kMRGVL  
  struct result_1 EcwH O  
  { e(!a~{(kq%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; mHw1n=B  
} ; |L]dJ<  
lzuPE,h  
template < typename T1, typename T2 > x-%nnC6e  
  struct result_2 xbn+9b  
  { 4b7}Sr=`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; S0p]:r ";x  
} ; E 8,53$  
I0OsaX'  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Prjl ;[I}  
X*FK6,Y|(  
template < typename T > : PQA9U|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6p1TI1(  
  { 'OF)`5sj  
  return fn(pk(t)); /vU9eh"%  
} gdkO|x  
template < typename T1, typename T2 > rEddX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mP:mzmUw  
  { Rzb663d  
  return fn(pk(t1, t2)); t'[vN~I'  
} ](8XC_-U'  
} ; Uv%"45&7  
p8F|]6Z  
 NPf,9c;  
一目了然不是么? >@EQarD  
最后实现bind _Zb_9&  
'| Ag,x[  
w(mn@Qc  
template < typename Func, typename aPicker > FK mFjqY  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) %\5y6  
  { eZg31.  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); cl)MI,/>  
} G%'h'AV"  
]=]'*Z%  
2个以上参数的bind可以同理实现。 -,XS2[  
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。 oD"fRBS+$  
r-[z!S  
十一. phoenix (<8T*Xo  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: )FU4iN)ei  
R@"N{ [9  
for_each(v.begin(), v.end(), ]~a!O  
( HjV^6oP  
do_ 1f}S:Z  
[ jp[QA\  
  cout << _1 <<   " , " tP3H7Yl! g  
] ?(g kk YI  
.while_( -- _1), c~$ipX   
cout << var( " \n " ) z{ymVd0#  
) ;7 IVg[f  
); Y-9]J(  
7Y#b7H  
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: ef53~x  
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 Odbjl[>k  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 C*c=@VAa  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 8<_WtDg  
`5q`ibyPI  
{]Lc]4J  
template < typename Cond, typename Actor > lg!1q8  
class do_while .|iUDp6vz  
  { T-<^mX[}  
Cond cd; ;$|+H"g|  
Actor act; -u8@ .  
public : yM#W,@  
template < typename T >  ym${4  
  struct result_1 qqkZbsN  
  { lgnF\)  
  typedef int result_type; -lAA,}&+!  
} ; rylllJz|L:  
Gg-<3z  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ,t)mCgbcO  
Z?v9ub~%  
template < typename T > ? 4.W _  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m{V @Om  
  { .Hgiru&  
  do kxf'_Nzy  
    {  OSSMIPr  
  act(t); +}^} <|W6  
  } _IgG8)k;  
  while (cd(t)); F92n)*[  
  return   0 ; q<;9!2py  
} ly^F?.e-  
} ; yGN<.IP75  
<-lz_  
`ZNjA},.  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). pwu5Fxn)  
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。 g5T~%t5lo  
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。 u6%56 %^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。 67n1s  
下面就是产生这个functor的类: c)$/Uu  
C[x!Lf8'  
qv,|7yw{  
template < typename Actor > y:W$~<E`p  
class do_while_actor bk>M4l61  
  { w5&UG/z%l  
Actor act; q.g!WLiI  
public : M8g=t[\  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 1F$a My?  
G LE`ba  
template < typename Cond > bAW;2 NB  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; _$, .NK,6  
} ; G=b`w;oL:  
AE<AEq  
u' r ;-|7  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 d<Z`)hI{K  
最后,是那个do_ \k g2pF[V  
J 0s8vAs  
4}NFa; M1  
class do_while_invoker ?.,cWKGQ}  
  { WOg_Pn9HI  
public : 6X'RCJu%  
template < typename Actor > 31bKgU{  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Q)Ppx7)  
  { NIYAcLa@n8  
  return do_while_actor < Actor > (act); ^K;,,s;0  
} \!631FcQ   
} do_; :jUd?(  
%n-LDn  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? yyiZV\ /  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 [F6=JZ  
最后来说说怎么处理break和continue @B1rtw6  
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。 5))?,YkrrI  
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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