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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda XOU 9r(  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 {D$+~ lO  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, KrB"2e+J  
uZCPxog  
L+&$/1h]  
zpJQ7hym  
  class filler Zv-#v  
  { q.*k J/L  
public : _G@)Bj^*  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} [:Sl^ Z&6M  
} ; -GH>12YP  
:U=*@p4?  
o^mW`g8[  
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: MGK%F#PM  
t~3!| @3i  
`$05+UU  
H+` Zp  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); jx J5F3d  
nwf(`=TC  
(V&$KDOA  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 xtyOG  
^tI ,eZ  
`Ps&N^[  
?|kwYA$4o  
二. 战前分析 C h>r.OfP  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 )m|)cLT&  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ,XU<2jv]  
H>X:#xOA_  
1 Qln|b8<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); zt6GJ z1q  
  /* --------------------------------------------- */ Kqm2TMO]>V  
vector < int *> vp( 10 ); m9 1Gc?c  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); @kd`9Yw  
/* --------------------------------------------- */ :>f}rq  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); /@ m]@  
/* --------------------------------------------- */ -V7dSi  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); /V0[Urc@  
  /* --------------------------------------------- */ wt]onve}%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Z ):q1:y  
/* --------------------------------------------- */ MR}=tO  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ~7ZWtg;B  
x.8fxogz  
NYw>Z>TD8c  
~wvu7  
看了之后,我们可以思考一些问题: {\hjKP  
1._1, _2是什么? f3^Anaa]l  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 *PM#ngLX}r  
2._1 = 1是在做什么? f?W_/daP  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。  4 Fl>XM  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ]Q$Sei5  
t^ Ge "  
!Ah v07SI  
三. 动工 )Vd^#p  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: $t0o*i{  
c^3,e/H  
iSbPOC7  
||D PIn]  
template < typename T > !y+uQ_IS@  
class assignment x n?$@  
  { >jz9o9?8  
T value; *+(rQ";x  
public : w$iQ,--  
assignment( const T & v) : value(v) {} R#HVrzOO|T  
template < typename T2 > ^p)#;$6b  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } OY Sq)!:  
} ; 'h R0JXy  
5\V""fH  
KT[ZOtu  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 agt/;>q\~  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Hsn'"  
C~Hhi-Xl)  
qA0PGo  
# ~Doz7~  
  class holder sKCYGt$  
  { hi`[  
public : DG?g~{Y~b  
template < typename T > t'1g+g  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Qo32oT[DM  
  { ,BUrZA2\U$  
  return assignment < T > (t); ;.'?(iEB  
} ulE5lG0c  
} ;  LAkBf  
PriLV4?  
F Y<Q|Ov  
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: 4M#i_.`z  
h+=IxF4  
  static holder _1; hjyM xg;Q?  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 By waD?  
{xx}xib3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); "}MP{/  
而不用手动写一个函数对象。 {]2^b)  
47N,jVt4  
_K}q%In  
?r 0rY?  
四. 问题分析 `WIZY33V  
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。 , # =TputM  
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。 9#TD1B/  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 @R%* ;)*F  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ~7 `,}) d  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 G9NI`]k  
n]df)a  
五. 问题1:一致性 "iTjiH)Q(  
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?| <8(=Lv`)q  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 !( >U3N  
LaO8)lqR  
struct holder a*-9n-U@[k  
  { _V 4O#;%?  
  // !KMl'kswe:  
  template < typename T > <rtKPlb//  
T &   operator ()( const T & r) const /jNvHo^B  
  { fcxg6W'  
  return (T & )r; P0yDL:X[  
} v^ "qr?3V  
} ; A|GtF3:G  
]!ox2m_U  
这样的话assignment也必须相应改动: VwpC UW  
?r KbL^2  
template < typename Left, typename Right > 10fxK  
class assignment Vbt!, 2_)  
  { ^R=`<jx   
Left l; ;89kL]  
Right r; 8T1zL.u>q  
public : [3"F$?e5  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} vn+XY =Qnr  
template < typename T2 > gUNhN1=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } G&xtL  
} ; Pr1q X5>=  
y{/7z}d  
同时,holder的operator=也需要改动: 0KnL{Cj   
M^[;{p2uZ  
template < typename T > _tJt eDRY  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const jB8Q% {%  
  { ele@xl  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); yAfwQ$Ll7  
}  q[ _qZ  
pd:7K'yaw  
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#R>3I1)  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Wk\(jaL%  
M#; ks9  
return l(rhs) = r; @Wc5r#  
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。 .6P.r}  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: YZ5,K6u  
`mzlOB  
template < typename Tp > M2Jf-2  
class constant_t g35!a<JW  
  { x>}ml\R  
  const Tp t; =nHKTB>  
public : iP0m1  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} N2O *g`YC  
template < typename T > r5DR F4,7  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const V_:`K$  
  { HD^#"  
  return t; SK lvZ  
} _8a;5hS  
} ; qS#G7~ur>y  
c`soVqT$?  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 '|DW#l\n  
下面就可以修改holder的operator=了 -T,?'J0 2  
lFGuQLuqA{  
template < typename T > &1$d`>fn  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const r|EN5  
  { R3~,&ab  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); B:T s_9*  
} J-hJqR*;K  
Jqj!k*=/  
同时也要修改assignment的operator() g%&E~V/g$  
>E>yA d  
template < typename T2 > HEBeJ2w  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } q7X#LYk  
现在代码看起来就很一致了。 @khFk.LBD  
x "{aO6M  
六. 问题2:链式操作 SI=$s>1  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 =0pt-FQ  
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。 h+}BtKA  
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。 /~Y\KOH|  
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。 r,Uk)xa/^  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct O;H6`JQ  
hyH[`wiq  
template < typename T > ysz =Xw  
struct result_1 m+0yf(w  
  { dymq Z<  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; .\ ;'>qy  
} ; UJL2IF-x  
1uAjy(y  
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: I/`"lAFe  
8@t8P5(vL  
template < typename T > UGSZg|&6#*  
struct   ref {V6&((E8  
  { oZa'cZNs  
typedef T & reference; J,F1Xmr4  
} ; p?i.<Z  
template < typename T > fOV_ >]u  
struct   ref < T &> lI<jYd 0fZ  
  { GGp.u@\r  
typedef T & reference; uzBQK  
} ; sp,-JZD  
oX|T&"&  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: e9o\qEm   
xqt?z n  
template < typename T > $fmTa02q>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const `,qft[1  
  { (QDKw}O2b  
  return l(t) = r(t); #7]Jz.S  
} 3YHEH\60^  
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。 BpZ~6WtBq  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 lL}NiN-)t  
'X;cgAq8(  
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 (`1i o  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: G-d7}Uz ?  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 hzo> :U  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 G?s9c0f  
最后的布局是: o;$xN3f,  
                Add 'JOUx_@z  
              /   \ ;7'O=%  
            Divide   5 KqK]R6>  
            /   \ Ymz/:  
          _1     3 gJQ#j~'  
似乎一切都解决了?不。 /65YHXg,  
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。 ,<v0(  
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。 wZ(1\ M(  
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: fz(YP=@ZnP  
?9`j1[0  
template < typename Right > =W~7fs  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 8A#,*@V[  
Right & rt) const ~CNB3r5R  
  { @G4Z  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ], lLD UZ\  
} C%z)D1-  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Tqt-zX|>  
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。 "w:h  
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。 !"N,w9MbD  
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。 /6 ')B !&  
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。 yaR>?[h  
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? @IL04' \  
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: wlXs/\es  
T#ls2UL*xh  
template < class Action > X q?>a+B  
class picker : public Action B!wN%> U  
  { 8,U~ p<Gz  
public : !D=!  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 8 0tA5AP  
  // all the operator overloaded sY;h~a0n  
} ; Uu_qy(4  
vNSUrf,r  
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。 c,a8#Og  
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: o(hUC$vW  
JP>EW&M  
template < typename Right > GHsDZ(d3.  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const s<!A< +Sh  
  { JWNN5#=fQ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); W Z'<iI  
} Jh-yIk  
E=I'$*C \D  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ]3 "0#Y  
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。 &W\e 5X<A  
?MH=8Cl1w  
template < typename T >   struct picker_maker `i`P}W!F  
  { w|f+OlPXq  
typedef picker < constant_t < T >   > result; "S;4hO  
} ; j9fBl:Fr  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 2xNR=u`  
  { 7nB4(A2[S4  
typedef picker < T > result; b 7sfr!t_d  
} ;  "9;  
HxO+JI`'3  
下面总的结构就有了: A?MM9Y}K  
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。 TAYh#T=S  
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。 [j6]!p]S$  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 V D#q\  
至此链式操作完美实现。 sl$6Zv-l%0  
^(q .f=I!a  
QD-\'Bp/X  
七. 问题3 /nO_ 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。 TzKM~a#  
&& ]ix3  
template < typename T1, typename T2 > WSozDNF!'f  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lV'?X%  
  { 1K/HVj+'.  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ?8O5%IrJ  
} g:!U,<C^a  
(-S^L'v62v  
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: <-1:o*8:}  
rZgu`5 <a  
template < typename T1, typename T2 > - |p eD L  
struct result_2 ThV>gn5  
  { y3;M$Jr  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; H,D5)1Uu  
} ; JZ}zXv   
Q&I #  
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? Uh0g !zzp  
这个差事就留给了holder自己。 fq>{5ODO  
    wqG#jC!5  
&k'<xW?x  
template < int Order > ,u}wW*?,sT  
class holder; + E{[j  
template <> ozY$}|sjDT  
class holder < 1 > H^'%$F?Ss  
  { x_3B) &9  
public : &$XTe2  
template < typename T > @x1cV_s[  
  struct result_1 ;L$ -_Z  
  { -7!L]BcZ.  
  typedef T & result; V?OTP&+J%  
} ; |M?s[}ll  
template < typename T1, typename T2 > ,=e.Q AF!"  
  struct result_2 -3ePCAtXbe  
  { {`):X_$T  
  typedef T1 & result; yV`Tw"p  
} ; GJdL1ptc  
template < typename T > u.A}&'H  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6?x F!VIL  
  {  L]l/w  
  return (T & )r; qb;b.P?~D$  
} @tSB^&jUWu  
template < typename T1, typename T2 > \dQc!)&C9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Yz;7g8HI  
  { 3D6&0xTq  
  return (T1 & )r1; 53hX%{3  
} &B5&:ib1D  
} ; `a52{Wa  
R?1Z[N  
template <> Bvvja C  
class holder < 2 > {_!,T%>+1  
  { p"P+8"`  
public : ^U?Ac=  
template < typename T > F;_c x  
  struct result_1 9qDM0'WuU  
  { RR=WD-l  
  typedef T & result; -\p&18K#  
} ; Fa h6 &a  
template < typename T1, typename T2 > V]Te_ >E;w  
  struct result_2 J#Q>dC7  
  { :^W}$7$T  
  typedef T2 & result; <cZ/_+H%C  
} ; >&\.{ aj  
template < typename T > ?<F([(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const I Tl>HlS  
  { p9jC-&:  
  return (T & )r; (Q*x"G#4>  
} V0D&bN*  
template < typename T1, typename T2 > 8Vz!zYl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @_t=0Rc  
  { FI:H/e5[  
  return (T2 & )r2; Zrwd  
} jvv=  
} ; +UWv}|  
'C}ku>B_r  
-'O|D}  
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> >。 \A^8KVE!  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: (Zx--2lc  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 4RctYMz  
-uN{28;@  
return l(i, j) = r(i, j); 6|lsG6uf  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 8g:VfzaHu  
13 h,V]ak  
  return ( int & )i; 9_==C"F  
  return ( int & )j; 1?w=v|b:P)  
最后执行i = j; !4<D^ eh  
可见,参数被正确的选择了。 ^O<v'\!z-  
`oe=K{aX  
//N="9)@  
W\-`}{B_/  
2ZV; GS#  
八. 中期总结 2!LDrvPP  
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: 3{.]!   
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 f"gYXaVF+  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 #qk=R7" Q  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor /pkN=OBR  
_'mC*7+  
tBkgn3w  
EZ>(}  
0t7)x8c  
N"<.v6Z  
九. 简化 E,\)tZ;,  
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。 6|'7Mr~\  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ;o)'dK  
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: s]e `q4ip  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 8 pf]M&  
  +-*/&|^等 T}z? i  
2. 返回引用。 x]`F#5j  
  =,各种复合赋值等 >&fD:y'&  
3. 返回固定类型。 Kg~D~ +j  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) QuMv1)n  
4. 原样返回。 G>:v1lde  
  operator, uX!6: v]  
5. 返回解引用的类型。 iVnMn1h  
  operator*(单目) {/)i}V#RE  
6. 返回地址。 vN v'%;L  
  operator&(单目) Lj|wFV  
7. 下表访问返回类型。 b&@]f2 /  
  operator[] U/PNEGuQ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 }|/A &c  
  operator<<和operator>> Z  #  
(Z @dz  
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。 b 1.S21  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: L_9uwua.B~  
$DfK}CT  
template < typename Left > 117lhx].'  
struct value_return UrciCOQf  
  { Bx\ o8k  
template < typename T > %m/lPL  
  struct result_1 &?Erkc~#  
  { doTbol?+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; uWClT):  
} ; JFc, f  
(!8b$) k  
template < typename T1, typename T2 > l'Za"TL:  
  struct result_2 jmgkY)rb R  
  { ?fP3R':s  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Y|b,pC|,  
} ; ^ )"Il  
} ; CG@Fn\J  
49>b]f,Vc  
{HM[ )t0  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Jlb{1B$7  
EKcPJ\7  
下面我们来剥离functor中的operator() b{-"GqMO  
首先operator里面的代码全是下面的形式: !oXFDC3k  
 k4<28  
return l(t) op r(t) Q|+ a   
return l(t1, t2) op r(t1, t2) "CC"J(&a  
return op l(t) 8pA<1H%  
return op l(t1, t2) &`s{-<t<L  
return l(t) op OA6i/3 #8  
return l(t1, t2) op nu+^D$ait  
return l(t)[r(t)] 3rFku"z T$  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] |xZu?)M4  
`peR,E  
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: 0+qC_ISns  
单目: return f(l(t), r(t)); )M"NMUuU"  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); e<{ d{  
双目: return f(l(t)); V,VL?J\  
return f(l(t1, t2)); ?(R#  
下面就是f的实现,以operator/为例 &qPezyt  
A0@,^|]  
struct meta_divide FXY>o>K%h  
  { ny+r>>3Td  
template < typename T1, typename T2 > mzM95yQ^Z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ZZ{c  
  { T#!% Uzz  
  return t1 / t2; U5-8It2OR  
} .]KC*2  
} ; f^hJAZ  
z]hRc8 g}d  
这个工作可以让宏来做: ?mC'ZYQI  
kmTYRl )j  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ gfN=0Xj4  
template < typename T1, typename T2 > \ \kUQe-:he  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; _IOUhMo  
以后可以直接用 3^&`E} r  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) k ?6d\Q  
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 SXl~lYUL  
(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。。。) (O(TFE5^  
M0C)SU5"  
_2`b$/)-  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 -Wmb M]Z  
a%HNz_ro  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > b"#S92R+  
class unary_op : public Rettype s&o9LdL  
  { I:oEt  
    Left l; Ebj0 {ZL  
public : W3Ee3  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} S9$,.aq  
3)CIqN  
template < typename T > ayn aV  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E<! L^A M`  
      { =AzkE]   
      return FuncType::execute(l(t)); 05HCr"k  
    } GK,{$SC+=  
PX^ k;  
    template < typename T1, typename T2 > ami>Pp  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OW=3t#"7Kp  
      { g8'8"9:xC  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); "]p&7  
    } DFZ@q=ZT  
} ; w0nbL^f  
):tv V  
>*O5Ry:4  
同样还可以申明一个binary_op d)biMI}<5  
rq7yNt  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3k>#z%//  
class binary_op : public Rettype !wd wo0  
  { wDoCc:  
    Left l; c-NUD$  
Right r; &@{`{  
public : dVMl;{  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} A0A|cJP  
W[`ybGR<  
template < typename T > (>u1O V  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IMdp"  
      { %nq<nfDT  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 2P'Vp7f6 Y  
    } !WGQ34R{  
S/pU|zV[  
    template < typename T1, typename T2 > TBJ?8W(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const euT=]j  
      { ?(B}w*G~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); "38<14V  
    } !.V_?aYi8  
} ; O"TVxP:  
S=V  
Ufi#y<dP  
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 @,Dnl v|?  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 v+sF0 j\P  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) n{<@-6  
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)h.[O8@>  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ZW"f*vwQo  
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。。。 : Gi8Jo  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 .i_ gE5  
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) lQ ki58.  
下面是修改过的unary_op ?RG;q  
nSSJl  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > jZidT9[g  
class unary_op U)-aecB!  
  { $(0<T<\  
Left l; n;xzjq-  
  rttKj{7E  
public : [-Y~g%M  
,mCf{V]#  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} _O87[F1  
`hG`}G|^  
template < typename T > rs>,p)  
  struct result_1 g]44|9x(W  
  { !U(S?:hvW  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; }2BNy9q@  
} ; d@*dbECG  
+N,Fq/x  
template < typename T1, typename T2 > RDQ]_wsyKG  
  struct result_2 zn= pm#L  
  { t W   
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; s2N'Ip  
} ; q2*)e/}H  
]!P6Z?  
template < typename T1, typename T2 > tZ@&di:-F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hTby:$aCg  
  { =|$U`~YB  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); L&NpC&>wD  
} qx >Z@o  
';v2ld 9  
template < typename T > cJwe4c6.m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I hSXU<]  
  { Pk5\v0vkg  
  return OpClass::execute(lt(t)); >yVrIko  
} ^56D)A=  
3#udz C  
} ; V5h_uGOD  
e>!]_B1ad  
5gx;Bp^_  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 30Q77,Nsny  
好啦,现在才真正完美了。 g.:ZMV  
现在在picker里面就可以这么添加了: H)*%eG~  
K|~ !oQ  
template < typename Right > q(s0dkrj  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const {t0!N]'  
  { C$ at9=(E6  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); wp~KrUlR  
} T72Z<h|<  
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。 Avljrds+7  
zKYN5|17  
5>1c4u`x  
\Z%_dT}  
}Sh@.3*  
十. bind }\N ~%?6D  
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。 {}" <  
先来分析一下一段例子 d--6<_q  
w[QC  
Zmk 9C@  
int foo( int x, int y) { return x - y;} c(3idO*R)  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 2"Unk\Y  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 (]fbCH:  
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。 8rU| Oh  
我们来写个简单的。 2Z^p)  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Gh{9nM_\"  
对于函数对象类的版本: ?5pZp~  
I7f :TN  
template < typename Func > )&)tX.  
struct functor_trait 3v#F0s|  
  { T0@<u  
typedef typename Func::result_type result_type; @Y9tkJIt  
} ; 5X]f}6kT  
对于无参数函数的版本: XL1x8IB  
VeFfkg4  
template < typename Ret > V5jy,Qi)  
struct functor_trait < Ret ( * )() > &;vMJ   
  { )T(1oK(g  
typedef Ret result_type; 3ox|Mz<aZX  
} ; h: z$uG  
对于单参数函数的版本: a*_" nI&lr  
sC :.}6  
template < typename Ret, typename V1 > Y{4nBu  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > #iD`Bg!VXc  
  { PEKXPF N  
typedef Ret result_type; BH$hd|KD<  
} ; rXGaav9  
对于双参数函数的版本: ldaT: er9  
cft@s Y  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > f.vJJa  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ~ /K'n  
  { FA%BzU5^  
typedef Ret result_type; CA/Lv{[2  
} ; +- hfl/$  
等等。。。 -7I %^u  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy UD2 l!)rW  
_*t75e$-  
template < typename Func > H5gcP11r  
struct func_return xWWVU}fd1  
  { T+5H2]yy)  
template < typename T > ronZa0  
  struct result_1 E.x<J.[Y  
  { `P;3,@ e  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =$kSn\L,  
} ; gb^'u  
 `7V'A  
template < typename T1, typename T2 > ^NxKA'oWQ  
  struct result_2 fzjtaH?  
  { 7zNfq.Ni~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; r8_MIGM'  
} ; l>7?B2^<E  
} ; P$/Y9o  
\&v)#w  
"t>H B6^  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 cm>+f^4?n  
~^g*cA t}  
template < typename Func, typename aPicker > %W2 o`W$  
class binder_1 S)^eHuXPI  
  { jyRz53  
Func fn; J@q!N;eh|  
aPicker pk; #\LYo{op/.  
public : KM oDcAjH  
# *7ImEN  
template < typename T > y(**F8>?xE  
  struct result_1 xUB{{8B:L  
  { gp^xl>E  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; )Y=ti~?M(  
} ; }A<fCm7  
 7"])Y  
template < typename T1, typename T2 > G/_8xmsU  
  struct result_2 ]rO/IuB  
  { VQ2B|v  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; o~'UWU'#  
} ; ~2XiKY;W?  
9@ ^*\s  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} +L=a\8Ep  
pG$l   
template < typename T > Mbxrj~ue  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !$,e)89  
  { 4+N9Ylh  
  return fn(pk(t)); ENZYrWl  
} &WVRh=R  
template < typename T1, typename T2 > >% E=l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )dRB I)P  
  { KC-@2,c9V  
  return fn(pk(t1, t2)); };~I#X  
} YD;"_yH  
} ; v<]$,V]  
9+frxD&pO  
hh^_Z| 5  
一目了然不是么? l`EKL2n  
最后实现bind n!?u/[@  
aN"dk-eK  
)m10IyUAY  
template < typename Func, typename aPicker > 2TX.%%Ze  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) N6/;p]|  
  { 0F[+rh"x  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); n'<F'1SWv  
} b5UIX Kim  
g;</|Z  
2个以上参数的bind可以同理实现。 pIvr*UzY  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 #D8u#8Dz  
'n "n;  
十一. phoenix @?[}\9dW  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: |\h<!xR  
!4fT<V (  
for_each(v.begin(), v.end(), Y ^}c+)t  
( A}0u-W  
do_ NS^+n4  
[ <ta#2  
  cout << _1 <<   " , " qoJ<e`h}  
] Q|W~6  
.while_( -- _1), RjG=RfB'V  
cout << var( " \n " ) /8s>JPXKH[  
) KA]5tVQA  
); :stA]JB# w  
]iH~ 1[  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: x@,B))WlGr  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor .OvH<%g!.  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 |F?/L>  
那么我们就照着这个思路来实现吧: `&o>7a;  
d2<+Pp  
h[j(@P  
template < typename Cond, typename Actor > Xwk_QFv3  
class do_while M[5fNK&nD  
  { E>x,$w<?  
Cond cd; ey) 8q.5  
Actor act; $ud\CU:r  
public : (p}N cn.  
template < typename T > N/eFwv.Er  
  struct result_1 z%[^-l-  
  { 5^GrG|~  
  typedef int result_type; qM0Df0$?x  
} ; A&qZ:&(OM  
!wEz= i  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} q `^5<  
{~~'  
template < typename T > iea7*]vW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (&-!l2  
  { ]s^Pw>/`  
  do t,R4q*  
    { Q`[J3-Q*{  
  act(t); Iq: G9M  
  } iig@$ i#  
  while (cd(t)); kZHIzU  
  return   0 ; Nmu=p~f}3`  
} ,~qjL|9  
} ; )W$@phY(I  
$|!@$Aj  
9i/VvW  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). _J33u3v  
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。 [5s4Jp$+  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 C!S( !Z,  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Tyt1a>! qA  
下面就是产生这个functor的类: JAP4Vwj%j  
s<fzk1LZ  
n*vhCeL  
template < typename Actor > Ox}a\B8  
class do_while_actor J={IGA  
  { l*>, :y  
Actor act; SOo}}a0  
public : YV/JZc f  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} RI-)Qx&!f  
?UV!^w@L:0  
template < typename Cond > g)Dg=3+>  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Sv|jR r'  
} ; '7/c7m/$X<  
W)m\q}]FYz  
-4nSiI  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 J:Ncy}AO  
最后,是那个do_ s2iL5N|"Q  
@}iY(-V  
B>,&{ah/5J  
class do_while_invoker Fd/.\s  
  {  wA7^   
public : %L eZd}v  
template < typename Actor > ])uhm)U@  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ; `-@L  
  { k<!xOg  
  return do_while_actor < Actor > (act); ! )PV-[2  
} AWn$od`#s  
} do_; 4]%v%6 4U  
},(Ln%M  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?  ~xV|<;  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 S|v")6  
最后来说说怎么处理break和continue sj\kp ni  
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。 )-_To&S*  
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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