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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda YSZz4?9\  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 {v2Q7ZO-  
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, sRYFu%  
=o5hD,>e  
o#6j+fo!n  
UY|nB hL  
  class filler dc:|)bK M  
  { 8{h:z 9]J  
public : y~W6DL}  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} -4V1s;QUZ  
} ; ?MN?.O9-  
/Wzic+v<>  
%tpt+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: h#`qEK&u  
,AM6E63  
#_Tceq5  
|EF*]qI  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); .Mm8\].  
M6g!bK2l  
2^Y1S?g.  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 'rz*mR8  
O'j;"l~H|  
@AWKEo<7.I  
n:;2Z  
二. 战前分析 tq1h1  
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。 0p~:fm  
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 #V~r@,  
Eb#0 -I  
*S<>_R 8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); T}fo:aB}  
  /* --------------------------------------------- */ U?@UIhtM|  
vector < int *> vp( 10 ); o/9 V1"  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); -6DfM,  
/* --------------------------------------------- */ )vo PH)!  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); L$Ss]Ar=  
/* --------------------------------------------- */ +mH Kk  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); f? ko%c_p  
  /* --------------------------------------------- */ F"9q Bl~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); e;[/ytz"d'  
/* --------------------------------------------- */ b-~Gt]%>m  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 8$@gAlI^  
{{giSW'  
LN_6>u  
dD!} P$  
看了之后,我们可以思考一些问题: |\elM[G"g  
1._1, _2是什么? wUl}x)xo  
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。 9jJ&QACn  
2._1 = 1是在做什么? DJ=miJI'  
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。 HO$s&}t  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 191O(H  
 ;m7$U  
k>2 xm  
三. 动工 w^P4_Yr  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 0M:.Jhp  
"-N%`UA  
'w!Hjq]$  
O/0m|~`iY  
template < typename T > g$$uf[A-SL  
class assignment 4Mnne'7  
  { VNA VdP  
T value; o6oZk0  
public : Rl$NiY?2  
assignment( const T & v) : value(v) {} lSQANC'  
template < typename T2 > ']4sx_)S  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } {TlS)i`  
} ; $yhQ)@#1  
v{&cgod  
 ^d4#  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ;|}6\=(  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment |W{z,e01x  
$t[`}I }  
z\Qg 3BS  
2NI3 &;{4  
  class holder ]< TgBo|  
  { K4A=lD+  
public : ! QP~#a%  
template < typename T > oIX]9~  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const t'FY*|xk  
  { /__we[$E  
  return assignment < T > (t); fWF\ V[  
} Q9?/)&3Bu  
} ; A1Rt  
[o\O^d  
Hz*!c#  
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: 1R1J/Z*V/  
&LHQ) ?  
  static holder _1; [V}I34UN  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Mg-Kh}U  
iK'bV<V&7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); S}ZM;M  
而不用手动写一个函数对象。 }U%2)M  
)2u=U9  
QvjsI;CQ-  
U0UOubA  
四. 问题分析 =f=MtH?0y  
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。 9C3q4.$D  
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。 k}Ahvlq)  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 |.)dOk,o  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 f; >DM  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Hi <{c  
rEs,o3h?po  
五. 问题1:一致性 0|P RCq  
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?| 3`Y  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ]J:?@}\^  
UPUO8W)<Z6  
struct holder ="<+^$7:k  
  { )!){4c/  
  // sf7'8+wj>  
  template < typename T > >\3=h8zw  
T &   operator ()( const T & r) const ~h  tV*R  
  { |"vqM)V$  
  return (T & )r; *W%HTt"N  
} l`fjz-eE  
} ; h#'(UZ  
<~vamim#K  
这样的话assignment也必须相应改动: F;5.nKo  
 :v8j3=  
template < typename Left, typename Right > %/-Z1Nv*#  
class assignment >*B/Wy  
  { }4  5|  
Left l; lLyMm8E%pZ  
Right r; doVBVTk^  
public : O0';j!?X  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} IWsB$T  
template < typename T2 > Cddw\|'3  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } >mi%L3Pk  
} ; b78'yM&  
#&5m=q$EI  
同时,holder的operator=也需要改动: ko $bCG%  
4 Z1- RS  
template < typename T > N-4LdC  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const P ;PS+S9  
  { tWdj"n%  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); UYD(++  
} Z?O aY4  
wT3QS J  
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>76?Q:i  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 <0 k(d:H-  
v/}M _E  
return l(rhs) = r; $xa#+  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 j'#W)dp(  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: CKmoC0.  
MjQKcL4%7  
template < typename Tp > I[WW1P5  
class constant_t p p9Gzn C  
  { B/c_pRl;  
  const Tp t; `GUj.+u  
public : uhbo/7d'7  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Fpzps!(;=  
template < typename T > "ALR)s,1,  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const :|EM1-lwf  
  { U[ u9RB  
  return t; n$F&gx'^  
} u B~/W  
} ; 1 nIb/nY  
BO5F6lyQ0P  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 =YR/X@&  
下面就可以修改holder的operator=了 3)Wi? -  
7-nwfp&|$  
template < typename T > yE. ZvvQA  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const A d=NJhzl  
  { 9<W0'6%{/  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); d_-{-@  
} .^X IZ  
{UT^p IP\  
同时也要修改assignment的operator()  M#IGq  
#Kyb9Qg  
template < typename T2 > v1 d]  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } K%Vl:2#F  
现在代码看起来就很一致了。 ICTl{|i ]  
]<WKi=  
六. 问题2:链式操作 ZUVk~X3  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 L*6Tz'Qp  
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。 W+Z] Y  
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。 Z6 E-FuO  
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。 Ha)eeE$  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct bu1O<*  
MR:Co4(  
template < typename T > 9mIq9rQ|*  
struct result_1 w3a`G|  
  { ;Bd0 =C  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; r%}wPN(?D  
} ; #5-0R7\d7  
q%]0%S?  
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: ,/BBG\mJ  
  lCr  
template < typename T > BXiuVx  
struct   ref JVD#wwic  
  { uZ&,tH/  
typedef T & reference; Ia*eb%HG  
} ; 6! \a8q'z  
template < typename T > g|a2z_R  
struct   ref < T &> <*<7p{x  
  { t \kI( G  
typedef T & reference; WJ9Jj69  
} ; {*bXO8vi((  
7[[XNJP  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: EX7gTf#  
H5j~<@STC  
template < typename T > hub1rY|No  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const m jC6(?V  
  { L NmsvU  
  return l(t) = r(t); v[T5D:  
} ~M6Q8Y9  
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。 ~Y<x-)R  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 {e/Qs|a R  
d}GO(  
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 L5 Rj;qhi  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: j)?I]j/  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 hs}nI/#  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 SWvy< f4<  
最后的布局是: Cp7EJr~  
                Add eNY$N_P   
              /   \ 0.4c|-n  
            Divide   5 ]i3 2-8%  
            /   \ ~T7\lJ{%G  
          _1     3  S =!3t`  
似乎一切都解决了?不。 ?*zRM?*  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 |d?0ZA:z  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ev7Y^   
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: hhLEU_U  
HA&][%^  
template < typename Right > 'oBT*aL  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const P^#<h"Ht  
Right & rt) const a$.(Zl  
  { f' Dl*d  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); v?F~fRH  
} 6H\3  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 id8a#&t]  
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。 nyD(G=Q5  
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。 BY.' 0,H=k  
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。 NdZv*  
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。 $rD&rsx6  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? w+(bkqz]  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: _[zO?Div[  
/\"=egB9  
template < class Action > -&oJ@Aa  
class picker : public Action >_XRh  
  { B v /]>Z  
public : Rb\M63q  
picker( const Action & act) : Action(act) {} h1} x2  
  // all the operator overloaded >y#<WB$i  
} ; wyeiz7  
;  6Js   
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。 {.v-  
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: f5<qF ]Y/  
USy^Y?~ ;  
template < typename Right > ]f=108|8  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ^5x\cR  
  { A6YkoYgC  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); q|0Lu  
} v>CA A"LH  
Z%Q[W}iD  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > NitWIj[U;  
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。 z)I.^  
T|`nw_0  
template < typename T >   struct picker_maker AI}29L3C  
  { fT9$0:eO  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 422d4Zu  
} ; /co^swz  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > CKeT%3  
  { '+LC.lM  
typedef picker < T > result; Xn^gxOPM  
} ; ZG+8kt!w  
eS{lr4-]  
下面总的结构就有了: E8j>Toz  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 {{w5F2b((%  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 gBGUGjVj  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 %/NB263Db  
至此链式操作完美实现。 }w ^Hm3Y^&  
PMC5qQ%x  
ya8MjGo  
七. 问题3 Ugzq;}V#  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 -\xNuU  
PRcW}"m]Qg  
template < typename T1, typename T2 > Y4 q;  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~'k.'O{  
  { musZCg$  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ")LcB' C  
} + pTc2z  
[Zc8tE2oN  
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: U[1Rw6  
feSd%  
template < typename T1, typename T2 > xsn2Qn/P  
struct result_2 ;DbEP.%u$  
  { Ib3n%AG  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; |X@ZM  
} ; _{0'3tI7  
{2QCdj46  
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 ;+x g  
这个差事就留给了holder自己。 eK[8$1  
    t[/WGF&(R  
?T]3I.3 2^  
template < int Order > k'Is]=3  
class holder; P]w5`aBM  
template <> "X<vgM^:  
class holder < 1 > C],"va  
  { ! f!/~M"!  
public : L[;U Z)V@  
template < typename T > WrJgU&H{  
  struct result_1 h$ ]=z\=  
  { l12Pj02w  
  typedef T & result; +P YX.  
} ; mcbvB5U  
template < typename T1, typename T2 > =GH>-*qp  
  struct result_2 ((OQs.  
  { /o@6? UH  
  typedef T1 & result; W.u+R?a=  
} ; xv|?;Zf6w  
template < typename T > x~3N})T5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;\1/4;m  
  { aTXmF1_n  
  return (T & )r; nX 4WlH  
} !V/Vy/'` *  
template < typename T1, typename T2 > ~^Ceru"<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const mmSC0F  
  { $=&a 0O#  
  return (T1 & )r1; oY)xXx  
} $aIq>vJO9  
} ; c:? tn  
02+ k,xFb  
template <> UYOveQ;  
class holder < 2 >  rvP Y  
  { Wgp}v93  
public : \piB*"ln  
template < typename T > <K6gzi0fl  
  struct result_1 8<0~j  
  { F_C7S  
  typedef T & result; PD,s,A  
} ;  \_GG6  
template < typename T1, typename T2 > Vz4 /u|gt  
  struct result_2 ,v^A;,q  
  { ldFK3+V  
  typedef T2 & result; 5pC+*n.  
} ; zoh%^8? o  
template < typename T > w~+C.4=7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const mV~aZM0'  
  { 47<fg&T  
  return (T & )r; R -#40  
} .5?e)o)  
template < typename T1, typename T2 > R*S9[fqC[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "INIP?  
  { 5B:% ##Ug5  
  return (T2 & )r2; (%N=7?  
} !]#@:Z  
} ; TPE1}8p17  
?LxBH -o(  
VK)vb.:  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 _mBFmXHHS$  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Z+8Q{|Ev  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: kJP` C\4}f  
E}qW'  
return l(i, j) = r(i, j); d1[;~)  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) U!y GZEU"[  
;,WI_iP(w  
  return ( int & )i; O%H c%EfG  
  return ( int & )j; Qk5pRoL_  
最后执行i = j; ?**9hu\BG  
可见,参数被正确的选择了。 W{@,DQ  
e@j&c:p(Y  
GMv.G  
?b,4mDptE  
^pc?oDPSg  
八. 中期总结 frh!dN  
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: i #pBzJ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 qpt},yn)C  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 T<a/GE/  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor fpPB_P{Ua  
tZL|;K  
s@$SM,tnn  
s!g06F  
59R%g .2Y  
;:WM^S  
九. 简化 uge~*S  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 r*F^8_YMK  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 +sY8<y@%  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: z JBcz,  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 +<})`(8  
  +-*/&|^等  gl$}t H  
2. 返回引用。  9M]%h  
  =,各种复合赋值等 Jn\@wF9xd  
3. 返回固定类型。 , tEd>  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ~9We)FvU4  
4. 原样返回。 evQk,;pIm  
  operator, =JW.1;  
5. 返回解引用的类型。 (ah^</  
  operator*(单目) '=V1'I*  
6. 返回地址。 oF(=@UL  
  operator&(单目) j6&q6C X  
7. 下表访问返回类型。 #TG7WF 5  
  operator[] L> \/%x>Wx  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 kJ_XG;8  
  operator<<和operator>> [G<SAWFg7  
FgnS+c3W(  
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。 F2^qf  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: (~Hwq:=.  
KvvG H-]  
template < typename Left > (?vKe5  
struct value_return hfL8]d-  
  { 4#Rq}/h  
template < typename T > RD_l  
  struct result_1 8mn zxtk  
  { 9O{b8=\}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; JY0}#FtgV  
} ; df R?O#JPU  
?y|8bw<  
template < typename T1, typename T2 > CkeqK  
  struct result_2 |h 3`z  
  { X-']D_f|,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; +\GuZ5`  
} ; ']^_W0?=  
} ; .t9*wz  
":vF[6K6  
3bK=Q3N  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait EJm*L6>@R&  
%7SGQE#W_~  
下面我们来剥离functor中的operator() @tfatq+q  
首先operator里面的代码全是下面的形式: i}_d&.DbF  
=vD}O@tN  
return l(t) op r(t) $.Qu55=z<  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ~E3"s  
return op l(t) a IgV"3  
return op l(t1, t2) WW3! ,ln_  
return l(t) op o%3VE8-  
return l(t1, t2) op j\%m6\{n|  
return l(t)[r(t)] =|O><O|  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] "tUc  
cS;O]>/5  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: y"nL9r.,:  
单目: return f(l(t), r(t)); ,0^9VWZV  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5cZKk/"Ad}  
双目: return f(l(t)); <=gf|(  
return f(l(t1, t2)); |n~Vpy  
下面就是f的实现,以operator/为例 K-6+fgeB  
lj+}5ySG/  
struct meta_divide E[8i$  
  { #(dERET*  
template < typename T1, typename T2 > F m$;p6&j  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ^!x}e+ o  
  { c]3^2Ag,  
  return t1 / t2; r Cn"{.rI  
} 'qlWDt/  
} ; M^?=!!US^  
8 huB<^  
这个工作可以让宏来做: v>' mW  
gH[lpRu|7  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 39Zs  
template < typename T1, typename T2 > \ nOdAp4{:q%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; vy{YGT  
以后可以直接用 x5YHmvy/l  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) A,f%0 eQR  
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 0qk.NPMB0  
(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。。。) 9 ?(P?H  
Sp~gY]:  
fudLm  
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 fS- 31<?  
h@D</2>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .ta*M{t  
class unary_op : public Rettype G{{Or  
  { pNzpT!}H>  
    Left l; m9li%p  
public : HH aerc  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} O\[Td  
BGZvgMxLJ  
template < typename T > jY8u1z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QAK.Qk?Qu  
      { RWK##VHK  
      return FuncType::execute(l(t)); Dwi[aC+k  
    } :rX/I LAr  
iT"H%{+~  
    template < typename T1, typename T2 > @V5'+^O  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G[[NDK  
      { ^bckl tSo  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ]J6+nA6)  
    } 9KLhAYaq  
} ; }dSxrT  
j,CMcP7A -  
{1j[RE  
同样还可以申明一个binary_op ||vQW\g  
EL=}xug,?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?$\y0lHw/7  
class binary_op : public Rettype (!&g (l;  
  { 26\*x  
    Left l; 4,g3 c  
Right r; #$(wfb9  
public : z0m[25FQG  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !kg)84C[  
vy+9Q5@W  
template < typename T > j])nkm7_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iWNTI  
      { V7 dAB,:  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); -hP-w>  
    } ofA6EmQ37  
v__;oqN0  
    template < typename T1, typename T2 > dj0`Q:VZ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /@\3#2;  
      { 3((53@s98  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Y)X58_En  
    } _*w}"\4_  
} ; K\GIh8L  
5"JnJH  
x uDn:  
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 e`Z3{H}  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 YJ{d\j  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) wOp# mT  
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。 .DkDMg1US  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!  8E!I9z  
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。。。 T6ZJSKM  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ,-XJ@@2gM  
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) t(:6S$6{e  
下面是修改过的unary_op NR)[,b\v  
CQcb !T  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 6c>tA2G|8  
class unary_op !OJSQB,  
  { 'k9hzk(*  
Left l; ;Q.g[[J/p  
  {@u}-6:wAT  
public : m 5NF)eL  
x6x6N&f?  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} s!E-+Gw  
=9;jVaEMJL  
template < typename T > 9h6xli  
  struct result_1 Pk; 9\0k7  
  { K,IPVjS  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; p3eJFg$  
} ; ZN ?P4#Z S  
s `r  tr  
template < typename T1, typename T2 > ]&ptld;  
  struct result_2 N2_=^s7  
  { m~Dq0 T  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; NOa.K)^k  
} ; oLn| UWe_  
Te#wU e-|  
template < typename T1, typename T2 > V6d*O`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *X;g Y  
  { GZc%*  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); `Vwj|[0k  
} wz!]]EQ!o  
4[!&L:tR  
template < typename T > x./jTebeO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ma }Y\(38  
  { -7" >A~c  
  return OpClass::execute(lt(t)); MQ>vHapr  
} '+X9MzU*\  
3A} n tA!  
} ; J 6S  
I#Tl  
<v('HLA  
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 r`cCHZo/V  
好啦,现在才真正完美了。 b@f. Kd7I  
现在在picker里面就可以这么添加了: {-S0m=  
Z<r&- !z  
template < typename Right > |"P5%k#6^>  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const P N_QK Z  
  { Y#6@0Nn[G  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); r\[HR ^`  
} @/JGC%!  
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。 DoPm{055J  
AX1'.   
7Hpsmfm  
){>;eky  
@ z#k~  
十. bind "eQ96^'J  
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。 9~,eu  
先来分析一下一段例子 oUw-l_M]  
z6G^BaT'  
~|J6M  
int foo( int x, int y) { return x - y;} `bT{E.(T  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 oqDW}>.  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 O|j5ulO}&"  
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。 8XJ%Yuu  
我们来写个简单的。 i%*x7zjY{  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Y=3Y~  
对于函数对象类的版本: 1}8e@`G0.]  
l}(~q!r  
template < typename Func > V6$v@Zq  
struct functor_trait .<42-IEc  
  { p]+W1v}V!  
typedef typename Func::result_type result_type; Y+?bo9CES!  
} ; <tF]>(|M  
对于无参数函数的版本: T"d]QYJS  
il-&d]AP  
template < typename Ret > 5Ll[vBW  
struct functor_trait < Ret ( * )() > LwGcy1F.  
  { dIO\ lL   
typedef Ret result_type; }UGPEf\  
} ; J*U(f{Q(  
对于单参数函数的版本:  74Q?%X  
:{66WSa@Dd  
template < typename Ret, typename V1 > o3WkbMJWM  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Z^fF^3x  
  { ~hvhT}lE  
typedef Ret result_type; :za!!^  
} ; aYj3a;EmU  
对于双参数函数的版本: //+UQgl6  
(`!| Uf$  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > +&?VA!}.  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > sa#"@j)  
  { NOS5bm&-  
typedef Ret result_type; @ ~sp:l  
} ; 6PMu;#  
等等。。。 II<<-Y6  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy p[o2F5 T2  
p[uwG31IL`  
template < typename Func > E?XA/z !  
struct func_return >leOyBEAR  
  { Xj/ X.  
template < typename T > g(5s{njL  
  struct result_1 Oy|9po  
  { e8lF$[i  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Xj-3C[ 8@  
} ; \:=Phbn  
Sej$x)Q\t  
template < typename T1, typename T2 > ;OKQP~^iH2  
  struct result_2 ,Xh4(Gn#b  
  { .M! (|KE4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; i5n 'f6C  
} ; QHM39Eu]  
} ; ./g0T{&  
vGAPQg6*  
?APzx@$D.  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Qp=uiXs  
cn\_;TYiJ  
template < typename Func, typename aPicker > -xcz+pHQ  
class binder_1 e+6~JbMV  
  { 8D n]`}ok  
Func fn; uyA9`~p=#  
aPicker pk; #* Hhe>  
public : gvU6p[D  
+.R-a+y3  
template < typename T > 8EE7mEmLH  
  struct result_1 3Q]MT  
  { q@!:<Ra,){  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; b]Y,& 8}[+  
} ; & aLR'*]6  
f/c}XCH_h  
template < typename T1, typename T2 > ;% !?dH6  
  struct result_2 {Y@[hoHtF  
  { >'T%=50YH  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;I7Z*'5!  
} ; GS,pl9#V_  
vn_avYwiy  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} @!MbPS  
9qW,I|G  
template < typename T > X%-4x   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9BY b{<0tS  
  { ~8X' p6  
  return fn(pk(t)); <h}?0NA4  
} 5[R}MhLZ  
template < typename T1, typename T2 > _YJwF1e+M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NWpRzh8$u  
  { j>T''T f  
  return fn(pk(t1, t2)); !^7:Rr _  
} [Vf|4xcD  
} ; m88~+o<G%  
1)R)+`y  
z%KChU  
一目了然不是么? qb<gh D=j  
最后实现bind H xlw1(zS  
1,QRfckks  
Xm4wuX"e=  
template < typename Func, typename aPicker > Mm;)O'XDE  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) m\>x_:sE  
  { x -!FS h8q  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); L~$RF {$  
} oN$ZZk R  
(NQ[AypMI  
2个以上参数的bind可以同理实现。 e)7)~g54  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 cm3Y!p{p"  
<(MFEIt  
十一. phoenix &zp5do;m  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 3u^TJt)  
(wfg84  
for_each(v.begin(), v.end(), p\WUk@4  
( 7S`H?},sR  
do_ qcot T\rq  
[ ~<%cc+;`  
  cout << _1 <<   " , " U)!AH^{32  
] 8if"U xV(  
.while_( -- _1), v(^rq  
cout << var( " \n " ) M<)2  
) p(G?  
); uS'ji k}  
{<2Zb N?  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: |$t0cd  
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 =gIYa  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 7q2YsI  
那么我们就照着这个思路来实现吧: .T|NB8 rS  
xD=D *W  
=/;_7|ssd  
template < typename Cond, typename Actor > JdHc'WtS!|  
class do_while ,gvX ~k  
  { !D3}5A1,  
Cond cd; D:(f"  
Actor act; >DRs(~|V#  
public : vFOv IVp  
template < typename T > _D9=-^  
  struct result_1 Em,!=v(*  
  { j r[~  
  typedef int result_type; .;2!c'mT9  
} ; YiTp-@$}  
_&/Zab5  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} o zYI/b^  
4L e5Ms/  
template < typename T > Z|c9%.,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Lvq]SzOw  
  { [ q&J"dt  
  do q,DX{:  
    { dX*>?a  
  act(t); LXLDu2/@  
  } 2YKM9Ks  
  while (cd(t)); SDIeq  
  return   0 ; fF("c6:w(  
} j,xPN=+hT  
} ; ,#T3OA!c**  
F4x7;?W{*  
FW DuH`-5  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). O+?zn:  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 kPH^X}O$  
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。 v8Zg og)V  
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。  >Gu0&  
下面就是产生这个functor的类: ,NEs{! T  
3kCbD=yF  
Y14R"*t~  
template < typename Actor > Wu( 8 G  
class do_while_actor `tG_O  
  { s vb4uvY  
Actor act; <6C9R>  
public : j>xVy]v=|  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} fWyDWU  
w<Cmzkf  
template < typename Cond > \&5@yh  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; nZCpT |M5  
} ; e@=[+iJc  
N[bN"'U/1  
eC?/l*gF 3  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 rR@n> Xx  
最后,是那个do_ J&:W4\ m  
>iH).:j  
zm+4Rl(  
class do_while_invoker ]B3FTqR{i  
  { vvAk<[  
public : NP`s[  
template < typename Actor > &&1Y"dFs  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const $|(|Qzi%  
  { 9K46>_TyH  
  return do_while_actor < Actor > (act); Cz r4 -#2  
} MLBg_<  
} do_; kA%OF*%|6  
.k`*$1?73x  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? s2?,'es  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 }c4E 2c  
最后来说说怎么处理break和continue :.o=F`W  
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。 =jIT"rk  
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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