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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda mlCBstt{  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 FW5v 1s=  
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, Q lA?dXQ  
\>>P%EU,  
-$kIVh  
&]Uo>Gb3!q  
  class filler s_}6#;  
  { ZPY&q&R  
public : >&Oql9_  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} BzzZ.AH~  
} ; `a:3S@n(}  
k$ T  
;X a N  
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: 2y \ogF  
zRa2iCi  
ar\ K8mj  
Mvue>)g~>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); @e&0Wk  
Zxd*%v;  
,v 2^Ui  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 %.D!J",\/K  
liG|#ny{  
 sa&`CEa  
xkw=os  
二. 战前分析 u}%6=V  
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。 !Vg=l[  
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 tHo|8c~ [  
K,JK9)T  
t,dm3+R  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ssuz%*  
  /* --------------------------------------------- */ /M::x+/T  
vector < int *> vp( 10 ); <5mv8'{L  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); #Q)r6V:  
/* --------------------------------------------- */ `Oi#`lC\  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); A)4XQF  
/* --------------------------------------------- */ ^a`3)WBv8  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); dHTx^1  
  /* --------------------------------------------- */ G&Dl($  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 5 2 Qr  
/* --------------------------------------------- */ )`(]jx!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); SASLeGaV  
jI0gf&v8  
c|`$ h  
7i{(,:  
看了之后,我们可以思考一些问题: *Ow2,{Nn  
1._1, _2是什么? '<YBoU{ e*  
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。 79c M _O  
2._1 = 1是在做什么? Ncsh{.  
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。 ;9WUt,R  
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。 W7b m}JHn  
},#7  
p}h.2)PO  
三. 动工 rX /'  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: +&S6se4  
n}[S  
;1PJS_@rX  
+-(,'slov  
template < typename T > JKfJ%yy |  
class assignment !H)-  
  { enZZ+|h  
T value; cV0CI&  
public : b}ya9tCl;  
assignment( const T & v) : value(v) {} >p@b$po  
template < typename T2 > ?>7-a~*A@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } a*LfT<hmU3  
} ; 0+$gR~^^  
#T2J +  
1%*\*z  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 @y~kQ5k  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 8 /t';  
'7PaJj=Nx  
^g|cRI_"  
s[y.gR.(  
  class holder ls&H oJ7  
  { {QylNC9  
public : 5qW>#pTFVV  
template < typename T > t"YsIOT:O"  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const !OY}`a(z  
  { mICEJ\`x  
  return assignment < T > (t); ni%)a  
} ;5.&TQT  
} ; j}",+H v  
~=iH*AQR  
K)mQcB-"?  
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: <{bxOr+  
)MK $E,W  
  static holder _1; sH;_U)ssH  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 7+hF1eoI  
1w(3!Ps+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 85H \v_[  
而不用手动写一个函数对象。 WEe7\bWF  
4F G0'J&hw  
o.A:29KoU  
SU4i'o  
四. 问题分析 ]#^v754X^T  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ]S[/ a  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 .4[3r[  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 T\bP8D  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ]q{_i   
下面我们可以对这几个问题进行分析。 m<-!~ ew  
4jC)"tch  
五. 问题1:一致性 h2f8-}fsq  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| I2}eFz&FE  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ?@,EGY <  
F c5t,P  
struct holder 8\{z>y  
  { dB[4NT  
  // (~zu4^9w  
  template < typename T > 2<I=xWwFA  
T &   operator ()( const T & r) const f%@~|:G:  
  { =dDPQZEin  
  return (T & )r; `sT;\  
} ,P`NtTN-  
} ; /CNsGx%%  
jL^@;"/XhC  
这样的话assignment也必须相应改动: czD" mI!  
2I}pX9  
template < typename Left, typename Right > ,7Hyrx`  
class assignment <n]PD;.4  
  { v;o1c44;  
Left l; k Alx m{  
Right r; }rfikm  
public : "Mj#P9  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Ge-Bk)6  
template < typename T2 > !Z:XSF[T  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ^wd@mWxx  
} ; Lo!hyQ)  
zT78FliY6  
同时,holder的operator=也需要改动: }u O YF  
vJ65F6=G  
template < typename T > I@ue eDY  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const  'Y)aGH(  
  { h>\C2Q  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); P\ke%Jdpw?  
} /ki-Tha  
XlU\D}zS  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 "Esl I  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 K$h\<_V  
y'!OA+ob  
return l(rhs) = r; H)D|lt5xy  
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|r3c?q  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ]<\YEz&A  
Tt)z[^)%  
template < typename Tp > 0<\|D^m=&h  
class constant_t R#4l"  
  { 1$vGQ  
  const Tp t; @}d;-m~  
public : 6(`N!]e*L  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} <N=k&\  
template < typename T > YJ6~P   
  const Tp &   operator ()( const T & r) const T[|#DMg$F  
  { Qs,\P^n  
  return t; BjvQ6M{Y"+  
} ~hvj3zC5xz  
} ; ~k?rP}>0  
-|m3=#  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 JK =A=  
下面就可以修改holder的operator=了 IHO*%3mA/  
bLai@mL&a  
template < typename T > e`qrafa  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const V'XEz;Ze  
  { Qi`3$<W>  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); [Xu8~c X  
} <@ .e.H  
gA(npsUHI  
同时也要修改assignment的operator() [_)`G*X(N  
6AAvsu:  
template < typename T2 > ;b0Q%TDh  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } U~: H>  
现在代码看起来就很一致了。 k=mQG~  
F0U %m   
六. 问题2:链式操作 }MRgNr'k  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 >6 o <Q  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 %`&n ;K.c  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 p<r<Y %  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Dz~0(  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct -pYmM d,  
'lZlfS:Z8  
template < typename T > -iDs:J4Iq  
struct result_1 N# }w1]  
  { _k2R^/9Ct%  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; QAV6{QShj  
} ; dP8qP_77A~  
kT@ITA22  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: dA h cA.  
;\0|1Eem`  
template < typename T > lz0-5z+\  
struct   ref , lR(5ZI  
  { 6LDZ|K@  
typedef T & reference; a20w.6F  
} ; iP(MDVg  
template < typename T > _s^tL2Pc  
struct   ref < T &> h.vy SwF"j  
  { JI!1 .]&  
typedef T & reference; vMp=\U-~^  
} ; &gXL{cK'%  
%1A8m-u]M  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 89&9VX^A  
C|&tdh :g  
template < typename T > #,#_"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ;O hQBAC  
  { 8?nn4]P  
  return l(t) = r(t); s5@BVD'}E  
} M +OVqTsFU  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 uQW)pD{_  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 .:j{d}p}  
q0+N#$g#  
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 Bo "9;F  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 3%)cUkD  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 w PR Ns9^  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 LLTr+@lj  
最后的布局是: QPf\lN/$4d  
                Add B9"o Ru^}  
              /   \ HKJCiQ|k  
            Divide   5 @o0HDS  
            /   \ XE2Un1i}j1  
          _1     3 YdCl  
似乎一切都解决了?不。 (sKg*G2  
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。 ExO#V9DaW  
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。 QfEJU8/5d  
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: ,9ueHE  
"QOQ  
template < typename Right > PL= v,NB  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const vb~%u;zrC@  
Right & rt) const \ZcI{t'a  
  { >k"O3Pc@  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); SdlO]y9E  
} B1}i0pV,,  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 QwhO /  
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。 */K[B(G  
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。 rd->@s|4mT  
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。 En&7e  
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。 ELwXp|L  
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? _K#7#qp2  
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: K7&]| ^M9  
KcV"<9rE  
template < class Action > z#Jw?K_  
class picker : public Action l5w^rj  
  { |2^m CL.r  
public : oqwW  
picker( const Action & act) : Action(act) {} V Dnrm*  
  // all the operator overloaded w~B1TfqNo  
} ; K;"H$0 !9  
8 siP  
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。 [ 6VM4l"  
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: )2).kL>  
??nT[bhQ  
template < typename Right > _]*[TGap  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Mt4]\pMUb  
  { #6@hVR.  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0t!ZMH  
} 9q?knMt  
5]*lH t  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > bq7+l4CGTv  
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。 mfZbo#KS#v  
|iJz[%  
template < typename T >   struct picker_maker RgoF4g+@  
  { i}LQ}35@  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ^iEf"r  
} ; |h $Gs2  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > *=@8t^fa86  
  { l atm_\  
typedef picker < T > result; ?3N/#  
} ; ]rGd!"q  
Q3ZGN1aX<  
下面总的结构就有了: :gRrM)n  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ?5">50  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 g[i;>XyP  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 TQeIAy  
至此链式操作完美实现。 Y_*KAr'{P  
@GAj%MK$  
'dwsm7Xd  
七. 问题3 5L6.7}B  
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。 $!G|+OuTR  
1N _"Mm{  
template < typename T1, typename T2 > [uqr  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }%wP^6G*x\  
  { E7h@c>IK  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 7V=deYt_p  
} tz65Tn_M  
lg-`zV3  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: (1S9+H>g  
=4q5KI  
template < typename T1, typename T2 > L`M{bRl+1  
struct result_2 !(bYh`Uy  
  { W9gQho%9b  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; }k AE  
} ; C,;<SV2#  
 @B{  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? bL<H$DB6  
这个差事就留给了holder自己。 r|Uz?  
    J-=fy^S5  
:D}?H@(69  
template < int Order > <2j$P Y9  
class holder; 5Qg*j/z?  
template <> n S$4[!0  
class holder < 1 > b7xOm"X,N  
  { mn1!A`$  
public : t`&mszd~T  
template < typename T > s7E %Et  
  struct result_1 fC^d@4ha  
  { ajRht +{  
  typedef T & result; \zcSfNE  
} ; "j`T'%EV  
template < typename T1, typename T2 > fc:87ZR{K  
  struct result_2 ;N!n06S3  
  { rfdA?X{Q0  
  typedef T1 & result; `o_i+?E  
} ; i]zh8|">  
template < typename T > x?6^EB|@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +Rd\*b  
  { RU.j[8N$  
  return (T & )r; LCRWC`%&  
} hBZh0x y  
template < typename T1, typename T2 > GXx'"SK9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const d?U,}tv  
  { fX:G;vYn  
  return (T1 & )r1; Lo'G fHE  
} ~&0lWa  
} ; x6T$HN/2  
%xx;C{g;a  
template <> vRmzjd~  
class holder < 2 > !N:w?zsp  
  { /jaO\t'q  
public : |L;Hd.l7^*  
template < typename T > fiAj# mX  
  struct result_1 K~&3etQF  
  { BR6HD7G  
  typedef T & result; WVyq$p/V  
} ; ?fU{?nI}>p  
template < typename T1, typename T2 > bMqS:+  
  struct result_2 |Qpo[E }a  
  { ;(g"=9e  
  typedef T2 & result; D_f :D^  
} ; 5U_ar   
template < typename T > dg N #"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const T/L\|_:'  
  { ^y&2N  
  return (T & )r; kYS\TMt,C  
} u8~5e  
template < typename T1, typename T2 > l9 rN!Q|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const BhyLcUBuB  
  { Pw Amnk !  
  return (T2 & )r2; a<pEVV\NB~  
} A[88IMZs  
} ; GO#eI]>/r  
w `M/0.)V  
,;= 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> >。 iQh:y:Jo1&  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: p{V(! v|  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: sYTToanA$?  
R'1"`@f G  
return l(i, j) = r(i, j); ^> d"D  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Zg])uM]\2i  
3v~}hV/RUy  
  return ( int & )i; dI,H:g  
  return ( int & )j; a'G[ !"  
最后执行i = j; H~<wAer,Op  
可见,参数被正确的选择了。 uvD*]zX  
j;rxr1+w  
z\IZ5'  
,+_gx.H2j  
J:;nN-\j  
八. 中期总结 # b= *hi`E  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: :rmi8!o  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 _ZuI x=!  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 zy9W{{:P(1  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor GsWf$/iC:  
BI6`@}%7>  
na/,1iI<  
7 (i\?  
# f{L;  
b@1";+(27  
九. 简化 QRY7ck:N  
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。 `MMZR=LA  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 <daBP[  
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: sr.!EQ]  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Eid~4a  
  +-*/&|^等 >3ASrM+>w  
2. 返回引用。 |VX0o2  
  =,各种复合赋值等 H`U>ZJ.  
3. 返回固定类型。 6FI`0j=~  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) /%^^hr  
4. 原样返回。 3D rW[\  
  operator, yH@2nAn  
5. 返回解引用的类型。  ~\+m o  
  operator*(单目) x8h=3e$  
6. 返回地址。 FiNB$A  
  operator&(单目) rOq>jvy  
7. 下表访问返回类型。 $-]PD`wmY  
  operator[] fPsUIlI/A  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 CY.i0  
  operator<<和operator>> U| 1&=8l  
)RwO2H  
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。 -+.-Ab7  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: H h;o<N>U  
R 9Y k9v  
template < typename Left > yCye3z.  
struct value_return \E:l E/y  
  { 2W`<P2IA  
template < typename T > {&Sr<d5  
  struct result_1 8J#TP7;  
  { H Ff9^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ![@\p5-e  
} ; FkIT/H  
 AQz&u  
template < typename T1, typename T2 > "/U~j4O  
  struct result_2 ,`l8KRd  
  { _;5N@2?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 9RN! <`H  
} ; 2Y{r2m|o  
} ; _M}}H3  
|/p2DU2  
/H[!v:U  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait $P~Tt4068  
\wo'XF3:  
下面我们来剥离functor中的operator() ID v|i.q3  
首先operator里面的代码全是下面的形式: r*s)T`T}}  
|h1 Y3  
return l(t) op r(t) syLpnNx=  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) cY\"{o"C  
return op l(t) n<>/X_m  
return op l(t1, t2) AVv 8Hhd  
return l(t) op 0Fm,F&12  
return l(t1, t2) op 3P2L phW  
return l(t)[r(t)] H;eOrX {GT  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] f0lK ,U@P  
ns[Q %_  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: W_N!f=HW  
单目: return f(l(t), r(t)); 4wQ>HrS)(  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Gj([S17\0:  
双目: return f(l(t)); CpF&Vy K  
return f(l(t1, t2)); 'gwh:8Xc  
下面就是f的实现,以operator/为例 |G]M"3^  
s;-%Dfn  
struct meta_divide \?.Tq24  
  { @#5PPXp  
template < typename T1, typename T2 > ~,.}@XlgT.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) VN9C@ ;'$  
  { /SZg34%  
  return t1 / t2; 'xY@ I`x  
} s\dF7/b  
} ; ; X3bgA']  
G_a//[p  
这个工作可以让宏来做: !>5!Fb=Sy  
oVSq#I4  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ V|8`]QW@  
template < typename T1, typename T2 > \ Fps.Fhm  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; GT"gB$Mh  
以后可以直接用 D#,P-0+%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) l6EDl0~r  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 wm r8[n&c  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) p94 w0_m@|  
>Kc>=^=5  
.AgD`wba  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 \hwz;V.J"  
x GHS  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > RGim):1e  
class unary_op : public Rettype "Aq-H g  
  {  P7GF"/  
    Left l; o!+jPwEU  
public : R\wG3Oxol  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} lx&ME#~  
7Q9zEd" d  
template < typename T > \WeGO.i-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?0VLx,kp  
      { BK1Aq3*)  
      return FuncType::execute(l(t)); Qm\VZ<6/5  
    } i`1QR@11  
G6b\4}E  
    template < typename T1, typename T2 > n3kYVAgF  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M6J/S  
      { _ADK8a6%)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); :A{ US9D  
    } |H4/a;]~  
} ; \;>idbV  
&v^LxLt+s  
4V`ypFme  
同样还可以申明一个binary_op /# M|V6n  
[=Yfdh M8S  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > kEQ${F{  
class binary_op : public Rettype Wh)QCp0|n  
  { X>#!s Lt  
    Left l; Qx mVImn"  
Right r; FFNv'\)  
public : m{bw(+r  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +FoR;v)z=F  
t3 q0|S  
template < typename T > ci^+T *  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !.'@3-w]  
      { S/ Y1NH  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); P2`!)teN  
    } ~ 0x9`~  
b:S#Sz$  
    template < typename T1, typename T2 >  nO~TW  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TY=BP!s  
      { '%>$\Lv  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Q b5AQf30  
    } `q 4%  
} ; <o_H]c->  
@Kd lX>i  
Cp_YIcnEJ  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮  @GYM4T  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 bqMoO7&c  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) TWC^M{e  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ^zv28Wq>  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Pv`^#BX'  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 a"{tqNc  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ?hS n)  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) m#'2 3  
下面是修改过的unary_op o(. PxcD  
JeJc(e  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 7K`A2  
class unary_op L44-: 3  
  { a<[@p  
Left l; 1@H3!V4  
  _AQ :<0/#  
public : :CN,I!:  
hIw<gb4J%  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} qPpC)6-Q  
j0k"iv  
template < typename T > AR?J[e  
  struct result_1 Nvs8t%  
  { ;fhFv&`mE  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; *N$#cz  
} ; ?R0sY ?u  
HzM^Zn57%  
template < typename T1, typename T2 > e jwFQ'wTx  
  struct result_2 67Ai.3dR  
  { m?_S&/+*  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; o_<o8!]l"  
} ; ;b$(T5  
aIk%$Mat  
template < typename T1, typename T2 > YSt']  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~_SV `io  
  { -\j}le6;c  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); }`yIO"{8n  
} 4ow)vS(  
"qb3\0O  
template < typename T > xv9Z~JwH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c{j0A;XMS  
  { H~@E&qd  
  return OpClass::execute(lt(t)); 2-u>=r0L  
} QhK]>d.  
`,&h!h((  
} ; gydPy*  
^zQ;8)ng  
U]fE(mpI9  
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 pHY~_^B4&  
好啦,现在才真正完美了。 )[6H!y5  
现在在picker里面就可以这么添加了: z4 8,{H6h  
j3~:\H  
template < typename Right > JPgV7+{b[  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const '1=t{Rw  
  { MZE8Cvq0  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 7 #_{UJ%  
}  x9 <cT'  
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。 ]]+wDhxH  
:a3Pnq$]E  
5A /G?  
}@}jwi)l  
y1/$dn  
十. bind A[Juv]X  
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。 :h N*  
先来分析一下一段例子 &-9wU Z  
rZ1${/6  
ow ~(k5k:  
int foo( int x, int y) { return x - y;} _ EHr?b2  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Y ,B0=}  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ,'F;s:WM,  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 R1X9  
我们来写个简单的。 Jk|c!,!  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: DVRE;+Jt  
对于函数对象类的版本: m"~$JA u  
[z`U 9J  
template < typename Func > N>7INK  
struct functor_trait yuk64o2QE  
  { a>Uk<#>2?a  
typedef typename Func::result_type result_type; 6.2_UN^<  
} ; d)(61  
对于无参数函数的版本: :Cw|BX@??U  
S[{#AX=0  
template < typename Ret > 8MM#q+8  
struct functor_trait < Ret ( * )() > %K /=7  
  { mT>56\63  
typedef Ret result_type; x9~d_>'A  
} ; 7f'9Dm`  
对于单参数函数的版本: O(h4;'/E  
X&t)S?eCos  
template < typename Ret, typename V1 > 2Q)"~3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > rFSLTbTf  
  { &2MW.,e7s  
typedef Ret result_type; (J][(=s;a  
} ; wnP#.[,V  
对于双参数函数的版本: <Jo_f&&{  
<n>Kc}c  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > FlRbGg^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > +o!".Hp  
  { q.t>:`  
typedef Ret result_type; 7Xm pq&g  
} ; U/m6% )Yx(  
等等。。。 ;c_X ^"d  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 0CQ\e1S,#  
%?y ?rt  
template < typename Func > & p"ks8"  
struct func_return N0sf V  
  { 4_8%ZaQ\.?  
template < typename T > a [iC!F2  
  struct result_1  Jt.dR6,  
  { q*\ #H C  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; uv}[MXOP  
} ; M$ `b$il  
7Nw7a;h  
template < typename T1, typename T2 > ;-lk#D?n9  
  struct result_2 +L!-JrYHS4  
  { \('8 _tqI"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Y>{K2#k  
} ;  RN'|./N  
} ; |%g^6RN  
A /,7%bB1  
wZ,9~P 7  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 c</d1xT  
OnC|9  
template < typename Func, typename aPicker > ]ZelB,7q  
class binder_1 _0 USe  
  { A jr]&H4  
Func fn; >0=`3X|Y7  
aPicker pk; ?0WJB[/  
public : V{O,O,*  
.%h.b6^  
template < typename T > B9/x?Jv1  
  struct result_1 '%yWz)P  
  { s@E "EWp0  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; } '.l'%  
} ; #qGfo)  
;+g p#&i`  
template < typename T1, typename T2 > :Oo(w%BD]  
  struct result_2 /-b)`%Q|Y  
  { *T*=~Y4kE  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `$jc=ZLm  
} ; +#}I^N  
:se o0w]  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} cXFNX<  
0 ML=]  
template < typename T > &7!&]kA+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u{,e8. Z  
  { **d3uc4y  
  return fn(pk(t)); lV: R8^d  
} N Q_H-D\,  
template < typename T1, typename T2 > }xn\.M:ic  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V{p*N*  
  { + O=wKsGD  
  return fn(pk(t1, t2)); F``$}]9KHD  
} OWx YV$  
} ; -LJbx<'  
I#zrz3WU  
%kS+n_*  
一目了然不是么? AqZ{x9g!  
最后实现bind y5 $h  
ZMy0iQ@  
d_BECx <\  
template < typename Func, typename aPicker > YgNt>4K  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ^]3Y11sI  
  { rP>iPDf  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 5m!FtHvm1  
} Cb7f-Eag  
tI|?k(D  
2个以上参数的bind可以同理实现。 A,{X<mLFb  
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。 <f&z~y=  
Dj'aWyW'  
十一. phoenix \?{nP6=  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: %|}obiV)  
,di'279|  
for_each(v.begin(), v.end(),  ~Jrtm7  
( cH?j@-pY  
do_ Q"n*`#Yt'  
[ +pZ, RW.D  
  cout << _1 <<   " , " q{HfT d  
] $NC1>83  
.while_( -- _1), Q0i.gEwe  
cout << var( " \n " ) iY1%"x  
) @cA`del  
);  d!5C$C/x  
U8KB @E  
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: ATp7:Q  
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 l69&-Nyg  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ml<X92Y  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ,4zwd@&O  
3`S|I_$(T"  
9"Oz-!Y4  
template < typename Cond, typename Actor > >j5) MF{"  
class do_while i\lur ET  
  { I *YO  
Cond cd; ZdJwy%  
Actor act; 3e~ab#/  
public : 'VcZ_m:  
template < typename T > [,Q(~Qb  
  struct result_1 jFY6}WY)}7  
  { D::$YR ~R  
  typedef int result_type; RO+B/)~0<  
} ; XW w=3$  
'^)Ve:K-.  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} w?)v#]<-  
6ziiV _p  
template < typename T > l2QO\O I9m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]fvU}4!  
  { 4nQk*:p(X  
  do =p,+a/*  
    { W L$nchS9  
  act(t); v!n\A}^:  
  } d0$dQg  
  while (cd(t)); wegu1Ny  
  return   0 ; ~N2){0 j4  
} bCr) 3,  
} ; C` ?6`$Y  
"| 0g 1rd  
64;F g/t  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). L1A0->t  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 qR^KvAEQSo  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 \g< 9_  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 1ThONrxu  
下面就是产生这个functor的类: GxE"q-G  
J0CEZ  
fmyyQ|]O"  
template < typename Actor > ]L#6'|W  
class do_while_actor 7?a@i; E<  
  { T\ZWKx*#  
Actor act; D%GB2-j R  
public : ^j&'2n@ 9a  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} /nEt%YYh;x  
mL/]an@Y  
template < typename Cond > g"vg {Q  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; )';Rb$<Qn  
} ; 5$Lo]H*  
Jlw%t!Kx  
/z:pid,_0  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 g /D@/AU1u  
最后,是那个do_ VP[ -BK[  
XDs )  
1T:M?N8J  
class do_while_invoker os6p1"_\f  
  { "D0:Y(\  
public : dzJ\+ @4  
template < typename Actor > CA%p^4Q  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const rI34K~ P  
  { !T;*F%G9  
  return do_while_actor < Actor > (act); rvO7e cR"  
} ~>u]ow=  
} do_; mi9BC9W(  
$ZX^JWq  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? *)0bifw$&  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 c@9jc^CJ  
最后来说说怎么处理break和continue "^E/N},%u5  
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。 9l) .L L  
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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