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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda krnvFZRTQ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 EBN]>zz  
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, BxW||O|_N"  
=|DkD- O  
$i5G7b  
s.k`];wo  
  class filler S^_JC  
  { x`j_d:C~G  
public : AmUe0CQ:k'  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} arpJiG~JR  
} ; 8trm`?>  
bCe[nmE2  
oW\Q>c7 =  
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: x3:ZB  
Lx4H/[$6D  
l,~ N~?  
#UP,;W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); b*$o[wO9  
.pNq-T  
=}6Z{}(TT  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 RQ_#rYmT  
~a0d .dU  
r;5 AY  
]VO,} `  
二. 战前分析 0^|$cvYiL  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 }b\ipA,~  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 *(_ON$+3  
-h.3M0  
t 's5~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /eI,]CB'z  
  /* --------------------------------------------- */ ]J0Y^dM  
vector < int *> vp( 10 ); ^O,6(@>  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); xq#]n^  
/* --------------------------------------------- */ ) 2*|WHO  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 0(.R?1*:Rf  
/* --------------------------------------------- */ .5$V7t.t$\  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); N-_| %C-.  
  /* --------------------------------------------- */ g*\v}6 h  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); oG U.U9~!  
/* --------------------------------------------- */ o 2$<>1^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); d<^6hF  
Xl '\krz  
iI/'! 85  
r.W"@vc>  
看了之后,我们可以思考一些问题: Jg?pW:}R  
1._1, _2是什么? x Ps& CyI  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ! a8h  
2._1 = 1是在做什么? Av[|.~g  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 LO Yyj?^7  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 GO&RR}  
xf3/<x!B  
jDkc~Wwa  
三. 动工 vzgudxG'z  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: pQ6t]DJ4  
U7Sl@-#|  
%%H. &*i,  
itvy[b-*  
template < typename T > kk>0XPk  
class assignment kA->xjk  
  { =V4_DJ(&  
T value; vzT6G/  
public : c_j )8  
assignment( const T & v) : value(v) {} WLA_YMlA  
template < typename T2 > RdpQJ)3F  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 19.!$;  
} ; \H'CFAuF  
Ij,?G*  
5w-G]b  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 EJiF_  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment U#^:f7-$.  
:8/M6-EK  
OW5|oG  
\c`r9H^v{  
  class holder Z6HkQ=A64  
  { $DMu~wwfG  
public : _jI)!rfb  
template < typename T > 5&7?0h+I  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const RM=+ZmA  
  { xsypIbN  
  return assignment < T > (t); A_$Mt~qKi^  
} W,eKQV<j  
} ; "{1}  
fCo2".Tk  
XVK[p=cIL  
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: c`[uQXv  
!t [%'!v  
  static holder _1; BsG[#4KM:  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 KARQKFp!C>  
LZ<( :S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1Yx[,GyC>&  
而不用手动写一个函数对象。 ry<}DK<u  
Ik2szXh[J  
N4JL.(m){I  
F[qI fh4  
四. 问题分析 YuZ   
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。 C{Xk/Er5<  
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。 *d*;M>  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 7m)ykq:?  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 7=[O6<+o  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 < EE+ S#z  
7]+'%Uwu)  
五. 问题1:一致性 yeh adm\  
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?| IF21T  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 G6g=F+X2  
4Og GZ  
struct holder in|7ucSlg  
  { At_Y$N:  
  // s)ajy^6'M  
  template < typename T > 1$!K2=%OXj  
T &   operator ()( const T & r) const @9Pn(fd]  
  { aLo>Yi  
  return (T & )r; YedipYG9;  
} q|_ 5@Ly  
} ; !ES#::;z?  
LR?#H)$  
这样的话assignment也必须相应改动: vnOF$6n  
rMFf8D(Y  
template < typename Left, typename Right > (N>ew)Ke  
class assignment CX2q7azG  
  { :JG}%  
Left l; *j;r|P;g  
Right r; YuW\GSV00  
public : g?Ty5~:lq  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} n \NDi22  
template < typename T2 > xaaxj  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 5nw9zW :'  
} ; [ ESQD5&  
.j@n6RyN  
同时,holder的operator=也需要改动: @ dU3d\!}  
4'e8VI0  
template < typename T > 'F<e)D?  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const @g5]w&o_  
  { 2\W<EWJ@  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); -5*;J&.  
} ^x#RUv  
KTREOOu .t  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 S~9kp?kR$  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 WK5bt2x  
EjCs  
return l(rhs) = r; U.9nHo{  
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。 ~a|Q[tiV]  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: yKy)fn!  
{.)~4.LhQM  
template < typename Tp > T1TZ+ \  
class constant_t ~}l,H:jk@  
  { G#M]\)f%  
  const Tp t; VL1z$<vVXt  
public : @"5u~o')@v  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ^IZ0M1&W;  
template < typename T > \0& (q%c  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ?Qp_4<(5  
  { im\Ws./  
  return t; s'w 0pZqj  
} 7oSuLo=  
} ; / 1GZN *I  
FAGVpO[  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 U9OF0=g  
下面就可以修改holder的operator=了 (G;*B<|A  
R-|]GqS}L  
template < typename T > FCAu%lvZT  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const AV`7> @  
  { _ !vbX mb  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); T8oASg!  
} Za?&\  
L{Zy7O]"d  
同时也要修改assignment的operator() M:M<bz Vu  
0Jif.<  
template < typename T2 > zW&W`(  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ^(B*AE.  
现在代码看起来就很一致了。 "61n?Z#,M[  
$dUN+9  
六. 问题2:链式操作 $5 [RR  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 6lFsN2  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 K6Ua~N^  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 >,1LBM|0u  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Y5 pNKL  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct {1c eF  
(9%%^s]uPT  
template < typename T > 0:S)2"I58p  
struct result_1 j+_75t`AZ  
  { Un+Jz ?Y  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; (\ %y)  
} ; JC3)G/m(03  
(q7mzZY  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 9)X<}*(qo  
4\RuJx  
template < typename T > `Nr7N#g+u  
struct   ref Qgi:q  
  { "+_0idpF  
typedef T & reference; tx-bzLo\  
} ; osI(g'Xb  
template < typename T > W5{e.eI}|  
struct   ref < T &> n&JP/P3Y  
  { 4'*K\Ul).H  
typedef T & reference; [Xg"B|FD0  
} ; ~:Nyv+g,$  
v}i}pQ\DK  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 85]UrwlA4  
vZsVxx99  
template < typename T > <Z[R08 k  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const i{0_}"B  
  { #a:C=GV;4  
  return l(t) = r(t); N<%,3W_-_  
} :Tl?yG F  
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。 N<WFe5  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 L1BpY-=  
'z:p8"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 b.+\qaR  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: .(ir2g  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ya=51~ by"  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 I'hQbLlG  
最后的布局是: `$HO`d@0*R  
                Add %cL:*D4oz  
              /   \ TMBdneS-s  
            Divide   5 I&c#U+-A'  
            /   \ on$a]zx'@  
          _1     3 l|{<!7a  
似乎一切都解决了?不。 v2Y=vr  
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。 .S;/v--F  
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。 95/C4q  
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: Wi<Fkzj  
NM]/OKs'H  
template < typename Right > lB-7.  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ~sD'pS  
Right & rt) const /j As`"U  
  { v;7u"9t  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <}%*4mv  
} DFMWgBL  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ua-p^X`w  
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。 y C#{nUdw  
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。 511q\w M  
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。 Heu@{t.[!D  
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。 xh$[E&2u  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? b;vO`  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: z7o5 9&  
o-_ a0j  
template < class Action > -u{:39y{n  
class picker : public Action dmne+ufB  
  { 2NM} u\%c/  
public : ;a"Ukh  
picker( const Action & act) : Action(act) {} YQOGxSi  
  // all the operator overloaded h?sh#j6  
} ; c-F&4V  
nYHk~<a  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 < jF<_j  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: n >'}tT)U  
#XZ?,neY  
template < typename Right > `4MPXfoBL  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const K""04Ew*pV  
  {  hT[O5  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); vEkz 5$  
} rcOmpgew  
~ p.23G]x  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > R\^tr  
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。 [(XKqiSV  
X%sc:V  
template < typename T >   struct picker_maker 4Bz~_   
  { _kS us  
typedef picker < constant_t < T >   > result; }PVB+i M  
} ; P<1zXs.H  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > F`l1I=;  
  { Nf1l{N  
typedef picker < T > result; 7@\iBmr6  
} ; ,aeFEsi  
q!n|Ju<  
下面总的结构就有了: 4{V=X3,x  
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。 <Ip}uy[Y  
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。 O;~1M3Ii  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 *7ox_ R@  
至此链式操作完美实现。 P&K~wP]  
Rs dACP   
b3ZPlLx6  
七. 问题3 ?^5x d1>E  
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。 <q|19fH-5  
Kf*+Ilq%L  
template < typename T1, typename T2 > *-7O| ''  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `WVQp"m  
  { <M=K!k  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); $d'Gh2IGA  
} <_+8c{G  
B N=,>-O%  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: VH/_0  
I'";  
template < typename T1, typename T2 > u}$?r\H'(  
struct result_2 C..O_Zn{g  
  { <H.Ml>q:r  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Z1&8 U=pax  
} ; \6o ~ i  
d%<Uh(+:  
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? W \"cp[b  
这个差事就留给了holder自己。 E4P P& '  
    [30<  0  
Gh j[nsoC~  
template < int Order > /2c?+04+  
class holder; vR-/c  
template <> Gc>\L3u  
class holder < 1 > B=f{`rM)~W  
  { yuND0,e  
public : 3E#acnqn*  
template < typename T > (g 8K?Q  
  struct result_1 ?/;<32cE,  
  { T"$"`A"  
  typedef T & result; =T1i(M#  
} ; tw;`H( UZ^  
template < typename T1, typename T2 >  H='`#l1  
  struct result_2 B;EdLs}  
  { TR#5V@e.m  
  typedef T1 & result; K jLj  
} ; '+$2<Ys  
template < typename T > h5~tsd}OU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const W>Zce="_gN  
  { ?wmr~j  
  return (T & )r; ]p~XTZgW  
} _vad>-=D*U  
template < typename T1, typename T2 > | #,b1|af  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +!X^E9ra  
  { RAe:$Iv$!v  
  return (T1 & )r1; PS>k67sI  
} "B.l j)  
} ; >LjvMj ]  
"kMpa]<c-6  
template <> bH&[O`vf  
class holder < 2 > IE3GM^7\  
  { sYvO"|  
public : mFT[[Z#  
template < typename T > IuPwFf)  
  struct result_1 k1X<jC]P  
  { ) +{'p0  
  typedef T & result; rXA7<_Vg  
} ; UlyX$f%2  
template < typename T1, typename T2 > Fd2zvi  
  struct result_2 *'Ch(c:rtH  
  { JIK;/1  
  typedef T2 & result; mWtwp-  
} ; <.Pr+g  
template < typename T > 0%vXPlfnY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $"sf%{~  
  { K{ N#^L!  
  return (T & )r; mI}'8 .  
} @L`t/OD  
template < typename T1, typename T2 > .Emw;+>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .t\5H<z  
  { 4%B${zP(.}  
  return (T2 & )r2; #[IQmU23  
} zc(- dMlK  
} ; t0/fF'GZD  
d"$ \fL  
R:11w#m7w  
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> >。 HdVGkv/  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: B6,"S5@  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 9v^MZ ^Y{  
8%Pjx7'<  
return l(i, j) = r(i, j); 'H+pwp"M@  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 8He^j5  
"Y4 tt0I  
  return ( int & )i; *2@Ne[dYEF  
  return ( int & )j; 2uz<n}IV  
最后执行i = j; yt$V<8a  
可见,参数被正确的选择了。 UA}k"uM  
d!!5'/tmS  
 u"tv6Qp  
{4UlJ,Z.n  
x2;92I{5C,  
八. 中期总结 RoP z?,u  
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: 6Vi #O^>  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 iugTXZ(  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 zf#V89!]C"  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor j&ddpS(s  
4u A ;--j  
G.1pg]P!  
M++*AZ  
A-uEZj_RD=  
amOBUD5Ld`  
九. 简化 SI U"cO4  
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。 (m})V0/`  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 3. fIp5g  
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: R|Y)ow51  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Bx2E9/S3  
  +-*/&|^等 Q']:k}y  
2. 返回引用。 \3Ys8umKq  
  =,各种复合赋值等 anHP5gD  
3. 返回固定类型。 bNj| GIf  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) J %URg=r  
4. 原样返回。 u JGYXlLE  
  operator, }Z"<KF  
5. 返回解引用的类型。 ^2XoYgv  
  operator*(单目) Rax}r  
6. 返回地址。 3%>"|Ye}A  
  operator&(单目) ^<7)w2ns  
7. 下表访问返回类型。 {6*h';~  
  operator[] 7'd_]e-.  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 $U3s:VQ'  
  operator<<和operator>> Xfk&{zO-j  
gtJUQu p2  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 &H`yDrg6U  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: yD(0:g#  
=DUsQN!  
template < typename Left > 0~Z2$`(  
struct value_return =D<46T=(RB  
  { 1vu=2|QN  
template < typename T > UPA))Iv>  
  struct result_1 E:L =>}  
  { ^7V9\Q9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;  Jcy  
} ; Jx(%t<2  
Q];+?Pu.  
template < typename T1, typename T2 > UeX3cD  
  struct result_2 b> Iq k  
  { fo^M`a!va0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; _ z#zF[%  
} ; iE0A-;:5  
} ; y;3vr1?  
gs7H9%j{U  
x=gZ7$?A  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait A7 E*w  
r. =_=V/t  
下面我们来剥离functor中的operator() lmgMR|v  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 48Z{wV,  
\&n]W\  
return l(t) op r(t) KzG8K 6wZ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) s'J8E+&5  
return op l(t) T1LtO O  
return op l(t1, t2) 5JBenTt  
return l(t) op )W(?wv!,  
return l(t1, t2) op 1)X%n)2pr  
return l(t)[r(t)]  3_+-t5  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] &Dgho  
Jr==AfxyT  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ehoDWO]S  
单目: return f(l(t), r(t)); TY],H=  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Nj@k|_1  
双目: return f(l(t)); H_3S#.  
return f(l(t1, t2)); [j`It4^nC  
下面就是f的实现,以operator/为例 i\ X Ok!  
t=d~\_Oa  
struct meta_divide >| rID  
  { _A;jtS)SY  
template < typename T1, typename T2 >  +,gI|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) b(&2/|hd  
  { :w_Zr5H]  
  return t1 / t2; s 'u6Ep/V  
} ^8a,gA8.  
} ; ck){N?y  
?sfA/9"  
这个工作可以让宏来做: Nc ,"wA  
2kp.Ljt@  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ x;?4AJ{  
template < typename T1, typename T2 > \ D\jRF-z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; .R#p<"$I  
以后可以直接用 ~ b!mKyrZ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Ola>] 0l  
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 &&\ h%-Jc  
(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。。。) DvKM[z3j  
dw5.vXL`  
|K YONQ  
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 pn{Mj  
! ;x  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > T2AyQ~5~  
class unary_op : public Rettype $pyM<:*L&<  
  { A|,\}9)4X[  
    Left l; ce0TQ  
public : nw+L _b  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} $6L gaz  
&.y:QVR,!  
template < typename T > BuCU_/H  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RFU(wek  
      { YR@@:n'TP  
      return FuncType::execute(l(t)); 1Thr74M  
    } /J aH  
%M2.h;9]*\  
    template < typename T1, typename T2 > 2l}FOdq  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v7&e,:r2E@  
      { <UQaRI[55  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); y)X;g:w  
    }  Jx9S@L`  
} ; I,(m\NalK  
5?r#6:(yI  
hPE#l?H@A  
同样还可以申明一个binary_op y\$B9KX  
~}q"M[{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5)+(McJC  
class binary_op : public Rettype AyB-+oTf(  
  { /pan{.< k  
    Left l; d kHcG&)  
Right r; 22"M#:r$  
public : #I|Vyufw  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (YVl5}V  
G"T)+! 6t  
template < typename T > TR L4r_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `C%,Nj  
      { P%z\^\p"5  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); T^B&GgW  
    } p+ SFeUp  
}{[H@uhjH  
    template < typename T1, typename T2 > j0B, \A  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yv =LT~  
      { DmEmv/N=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); &W:Wv,3  
    } yH#zyO4fD-  
} ; uc<XdFcu  
 VT96ph  
;{ u{F L  
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 >*(4evU  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 UK*+EEv  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Ir|Q2$W2^c  
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。 {9vvj  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! <6Q]FH!6  
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。。。 aR6?+`6<  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Dq/[ g,(  
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) {";5n7<<)  
下面是修改过的unary_op wv>Pn0cO  
}jBr[S5  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ol^V@3[<  
class unary_op ;2q;RT`h  
  { M p:c.  
Left l; M8X*fYn  
  -sm{Hpf_b  
public : $9Ho d-Z1  
.\= GfF'  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9:4PJ%R9  
`e .;P  
template < typename T > ^)<>5.%1''  
  struct result_1 s Z(LT'}  
  { 2hdi)C,7Y  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; O Ul+es  
} ; H$zjN8||"  
(C*G)Aj7  
template < typename T1, typename T2 > LH@)((bi4v  
  struct result_2 E#JDbV1AC  
  { 1fM= >Z  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; z)xGZ*{=  
} ; H$au02dpU  
ks< gSCB  
template < typename T1, typename T2 > Idop!b5!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yS p]+  
  { .",E}3zn  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); an={h,  
} 1v!Xx+}  
+6@".<  
template < typename T > I~y[8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S1(. AI~  
  { ]b4*`}\  
  return OpClass::execute(lt(t)); ftq&<8  
} 9-[g/qrF  
nF0$  
} ; 8~AO~  
$J"}7+  
I&Q.MItW  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Pwf2dm$,+  
好啦,现在才真正完美了。 ^$f} s,09  
现在在picker里面就可以这么添加了: &?YbAo_K  
_?#}@?  
template < typename Right > mwVH>3{j  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ?&EPZqI  
  { V^B'T]s  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); U4qp?g+:  
} Z2~;u[0a[  
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。 <^6|ZgR  
%>`0hk88  
YQe9g>G&  
Rd|};-  
Lo _5r T"  
十. bind K Art4+31  
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。 D@*<p h=  
先来分析一下一段例子 W4Rs9NA}  
c7X5sMM,  
b/cc\d<  
int foo( int x, int y) { return x - y;} T5?@'b8F6  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 qFp }+s  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 (|L0s)  
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。 fC+<n{"C  
我们来写个简单的。 M%pxv6?""{  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: { %X /w'|  
对于函数对象类的版本: RX}6H<5R  
Z12-Vps  
template < typename Func > w^EAk(77  
struct functor_trait 0FD#9r  
  { 4CVtXi_Y  
typedef typename Func::result_type result_type; 1.U5gW/3L  
} ; ++D-,>.  
对于无参数函数的版本: \L}aTCvG  
&+;z`A'|8  
template < typename Ret > vggyQf%  
struct functor_trait < Ret ( * )() > <gRv7 ?V[z  
  { ysm)B?+k  
typedef Ret result_type; wR +C>  
} ; ' _Ij9{M  
对于单参数函数的版本: ukb2[mb*u  
 +LeZjA[  
template < typename Ret, typename V1 > @N,dA#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > N-EVH e'}6  
  { h'YC!hjp   
typedef Ret result_type; 'MH WNPG0  
} ;  "_t2R &A  
对于双参数函数的版本: IoWh&(+KdH  
mu`h6?v  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > C"no>A^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > DjUif "v  
  { oe`t ? (U  
typedef Ret result_type; 2iC7c6hc  
} ; _]:wltPv  
等等。。。 U;p"x^U`  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Lpd q^X  
2<53y~Yi%  
template < typename Func > g>)&Q >}=W  
struct func_return q66!xhp;?  
  { N@Pf\D  
template < typename T > '*H&s  
  struct result_1 \g& P5  
  { Hh`x>{,|S  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `7$0H]*6  
} ; ~x;1&\'k  
}qU(G3  
template < typename T1, typename T2 > $'Z\'<k[  
  struct result_2 l?GN& u  
  { 7\I,;swo  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /KGVMBifM  
} ; w6 0I;.hy  
} ; jx B  
:H($|$\h  
7(c7-  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 >8h14uCk  
Z9TmX A@  
template < typename Func, typename aPicker > 9NXf~-V-  
class binder_1 2k}~"!e1  
  { yop,%Fe  
Func fn; Ve\^(9n  
aPicker pk; 'jh9n7mH  
public : [~e{58}J|  
Wg X9k J  
template < typename T > kU^*hd ]  
  struct result_1 K. [2uhB)  
  { Xm,w.|dx  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1KwUp0% &  
} ; iV<4#aBg  
1_$y bftS  
template < typename T1, typename T2 >  _0^f  
  struct result_2 %%`Q5I  
  { /J{ e _a  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; zIc%>?w  
} ; #+dF3]X(&  
AmYqrmJ  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Yzo_ZvL  
5WJof`M  
template < typename T >  <sdC#j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 17IT:T,'  
  { oAaUXkQE  
  return fn(pk(t)); 2}:{}pw  
} XIQfgrGZ  
template < typename T1, typename T2 > BPRhGG|9j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *$+k-BV  
  { \/=w \Tj  
  return fn(pk(t1, t2)); $&IF#uDf  
} ]6JI((  
} ; sXe=4`O  
ig G8L  
Y:UDte[Lb  
一目了然不是么? ErZYPl  
最后实现bind 3%`asCW$  
+<qmVW^X  
P]V/<8o.53  
template < typename Func, typename aPicker > YT:])[gVV  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) q6E8^7RtS@  
  { 7bcl^~lY  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); , c3gW2E  
} ^\|Hz\"*  
D9.H<.|36  
2个以上参数的bind可以同理实现。 -<e8\Z`  
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。 TNgf96) y  
X{2))t%  
十一. phoenix r(qAe{  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: d3% 1 P)  
E1'| ;}/  
for_each(v.begin(), v.end(), k)l*L1Y4:  
( c j-_  
do_ {zGM[A  
[ &U <t*"  
  cout << _1 <<   " , " p\xi5z  
] xOfZ9@VU  
.while_( -- _1), kFCjko  
cout << var( " \n " ) H{&o_  
) jGV+ ~a  
); i qLNX)  
/eFudMl  
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: o]Ln:kl  
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 >b^|SL  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 T2Duz,  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 5Z (1&  
~Ey)9phZK  
'dTJE--@  
template < typename Cond, typename Actor > ur*a!U  
class do_while i;+]Y   
  { PWErlA:58  
Cond cd; _4!SO5T  
Actor act; \TchRSe  
public : >|Xy'ZR  
template < typename T > kd0~@rPL  
  struct result_1 b \pjjb[  
  { 4i<V^go"  
  typedef int result_type; BNA`Cc1VV  
} ; YG AB2`!U  
zpPzXQv]/  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} i^Ba?r;*  
Kterp%J?  
template < typename T > SM3qPlsF  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vsFRWpq  
  { {3V%  
  do ;0R|#9oX_  
    {  D I` M  
  act(t); f[S$ Gu4-  
  } N\ Nwmx  
  while (cd(t)); SLCV|@G  
  return   0 ; P.8CFl X  
} 'a&(r;  
} ; =aL=SC+  
.W[[Z;D  
IdY\_@$ v  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). hSBR9g  
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。 49/j9#hr  
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。 /3]b!lFZZ  
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。 jGp|:!'w  
下面就是产生这个functor的类: .JkcCEe{G  
D7'P^*4_B  
*ud"?{)Z  
template < typename Actor > lQ t&K1m  
class do_while_actor >pS @;t'  
  { dV~yIxD}C*  
Actor act; T[$! ^WT  
public : CO+[iJ,4C+  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}  P5&mpl1  
ss8de9T"'  
template < typename Cond > /CXrxeo  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; PA=.)8  
} ; 9lT6fW`v1Q  
R78=im7  
\&|zD"*  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 k{{iF  
最后,是那个do_ i2h,=NHJh?  
>n`!S`)9{  
C^dnkuA  
class do_while_invoker Gp<7i5  
  { ;p$KM-?2D  
public : k@,&'imx  
template < typename Actor > Y~R['u,  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const tks3xS  
  { g%Yw Dr=0t  
  return do_while_actor < Actor > (act); =K#12TRf  
} 9)_fH6r  
} do_; =|@%5&.P  
)2 Omsh  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ^5"2s:vP  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 n$z}DE5 #  
最后来说说怎么处理break和continue C>1fL6ct  
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。 &n5Lc`  
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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