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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda hWW<]qzA,  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 #62ww-E~  
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, AdYQhF##  
|$w-}$jq5  
HZ}'W<N  
(Z5#;rgem  
  class filler UD(#u3z  
  {  Uh8ieb  
public : Q$zlxn 7\  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} $Yxy(7d7w  
} ; d!X?R}  
5(|ud)v  
HWU{521  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ZT8j9zs  
mT9\%5d3  
68>zO %  
t&uHn5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); lKwcT!Q4  
>k jJq]A2  
W P&zF$  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 "|%fA E  
P3|<K-dFAK  
+]zP $5_e  
CKur$$B  
二. 战前分析 g!8lW   
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。 yLX#: nm  
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 .WPqK >79|  
vJ' 93 h  
LYF vzw>M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); x M[#Ah)  
  /* --------------------------------------------- */ \* #4  
vector < int *> vp( 10 ); /Rz,2jfRx'  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 6};oLnO  
/* --------------------------------------------- */ ou-;k }  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Qw-qcG  
/* --------------------------------------------- */ Dw[Q,SE   
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 );  zVa+5\Q  
  /* --------------------------------------------- */ ZSSgc0u^?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ?yb{DZ46  
/* --------------------------------------------- */ [<;2C  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); `7A@\Ha3  
NeEV !V8  
fpi6pcof  
 f#nmr5F  
看了之后,我们可以思考一些问题: u"T^DrRlQ  
1._1, _2是什么? FHC7\#p/9Z  
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。 T}TP.!0E  
2._1 = 1是在做什么? u5_fM*Ka  
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。 Ei<:=6EX?8  
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。 *S4P'JSY  
&$Lm95  
iT"Itz-^#  
三. 动工 AVWrD[ wD2  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: IA4(^-9  
*2MTx   
jg8P4s  
n58jB:XR(  
template < typename T > _JDr?Kg  
class assignment PsnU5f)`  
  { C=cTj7Ub  
T value; ~-%A@Lt  
public : QAwj]_  
assignment( const T & v) : value(v) {} k N+(  
template < typename T2 > }b(e  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } J5T#}!f  
} ; BxU1Q&  
xTZ5q*Hqx  
uSJP"Lw  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 >>D i  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment mK-:laIL"  
1 %`:8  
Y c kbc6F  
<k6xScy$}  
  class holder ]IV; >94[  
  { MvmP["%J4_  
public : ~B@o?8D]  
template < typename T > z-G (!]:  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const am3E7u/  
  { A~V\r<N j  
  return assignment < T > (t); aO%FQ)BT  
} V1`| j  
} ; #^ #i]{g  
Zto E= 7K  
}0RFo96) v  
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: a6E"  
bicL %I2h  
  static holder _1; JUFO.m^w  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Q8oo5vqQ#C  
~7a BeD  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  &7&*As  
而不用手动写一个函数对象。 cx(F,?SbS  
5qEdN  
 F`.7_D  
4/WCs$  
四. 问题分析 x?'%  
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。 q?4uH;h:^G  
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。 A5ID I<a  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 :<8V2  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 8v 1%H8  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 HPKyAcS\  
vq7%SEkES  
五. 问题1:一致性 v6\2m c.  
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?| TWEqv<c  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ;@ X   
Ue:T3jp 3%  
struct holder `kSCH; mwP  
  { 8]\h^k4f  
  // {fv8S;|u  
  template < typename T > FF~4y>R7u  
T &   operator ()( const T & r) const y03a\K5[KQ  
  { b.*4RL  
  return (T & )r; @ -d4kg  
} wR4u}gb#q  
} ; *8H;KGe=  
#!,`EU  
这样的话assignment也必须相应改动: 86F+N_>Z  
12xP)*:$  
template < typename Left, typename Right > M&c1iK\E8  
class assignment $yFuaqG`Wo  
  { [#'_@zZz  
Left l; NV4W2thYo  
Right r; >%dAqYi $  
public : RpP[ymMZJ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} k.[) R@0%  
template < typename T2 > Bjj^!T/#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } &"%|`gE  
} ; 1/+r?F 3  
xH#a|iT?(  
同时,holder的operator=也需要改动: RyWOiQk;  
Vzvw/17J  
template < typename T > g*r;( H>e  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const d|+jCTKS  
  { _hL4@ C  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); TcmZ0L^O  
} Bl\kU8O-  
A!Ct,%   
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。 k]9>V@C  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 6_K#,_oZ  
aEdJri  
return l(rhs) = r; b\m( 0/x  
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。 kdPm # $-  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: N: jiZ)  
n12c075  
template < typename Tp > P\6T4s  
class constant_t |0R%!v(,  
  { .x?zky^  
  const Tp t; qgsE7 ]  
public : Yf)|ws?!  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} k:)u7A+  
template < typename T > LEnP"o9ZW  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ixHZX<6zYT  
  { GiO#1gA  
  return t; OrJlHMz  
} )TG0m= *  
} ; LNxE-Dp  
]l7\Zq  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 fA0=Y,pzv  
下面就可以修改holder的operator=了 JgKZ;GM:W  
#]a51Vss  
template < typename T > vek:/'sj3p  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const maEpT43f  
  { +Z~!n  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); `$a gM@"^  
} $RNUr \9A  
a{Hb7&  
同时也要修改assignment的operator() l%U_iqL&  
%R*vSRG/U  
template < typename T2 > jP.b oj_u*  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 9`n) "r  
现在代码看起来就很一致了。 S@zkoj@  
{2gd4[:  
六. 问题2:链式操作 /A))"D  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 8Y~=\(5>  
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。 bKJ7vXC05  
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。 ^zPEAXm  
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。 (yAvDyJOn  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct o"}&qA;  
n.XhK_6n]M  
template < typename T > 5~%,u2  
struct result_1 A1t~&?  
  { u#@{%kPW  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; HGQ?(2]8$  
} ; ^8l3j4  
C"^hMsU8  
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: X8SRQO^  
r{2].31'  
template < typename T > V52C,]qQH  
struct   ref l8AEEG8>  
  { hk!,  
typedef T & reference; QT= ,En  
} ; , 64t  
template < typename T > ]baaOD$Z  
struct   ref < T &> ]F* a PV  
  { CndgfOF  
typedef T & reference; Ao,!z  
} ; O][Nl^dl  
i$^B-  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Xz .Y-5)  
"3i80R\w`F  
template < typename T > _X2EBpZp  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const fxoi<!|iGY  
  { Ag4Ga?&8ec  
  return l(t) = r(t); -6~y$c&c  
} 1.95 ^8  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 eBC%2TF  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ZecvjbnVY  
#W%)$k c  
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 ^?7dOW  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是:  I`'a'  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ?9gTk \s?R  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 %V(N U_o  
最后的布局是: uJam $V  
                Add mhi90Jc  
              /   \ pjHRV[`AP  
            Divide   5 v]{uxlh  
            /   \ ZAX0n!db3  
          _1     3 w0j/\XN 2s  
似乎一切都解决了?不。 yB4H3Q )  
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。 p;u 1{  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ./&zO{|0]  
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: ,s><kHJ  
'uKkl(==%  
template < typename Right > GKyG #Fl  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const T~o{woq}g  
Right & rt) const B&i0j5L  
  { V@ _-H gg  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (e8G (  
} ]Q4PbW  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 lTr*'fX  
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。 a\{1UD  
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。 P wB g  
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。 8L -4}!~C  
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。 "<w2v'6S  
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? M. )}e7  
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: ^6a S]t  
h^A3 0f_x  
template < class Action > pFJQ7Jlx  
class picker : public Action ! FR%QGn1  
  { x9)aBB  
public : Ob8B  
picker( const Action & act) : Action(act) {} k]Alp;hVd  
  // all the operator overloaded %h"qMs S  
} ; GjeUUmr  
Cx+WLD  
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。 `D)Lzm R  
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: ,]Ro',A&  
}{5mH:  
template < typename Right > wMz-U- z  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const %0yS98']g  
  {  k6O. H  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %-# q O  
} SY'2A)  
dCZ\ S91q  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > #`La|a.-  
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。 os1?6 z~  
<8rgtu!VU  
template < typename T >   struct picker_maker G` ,u40a  
  { h@~:(:zU$  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Il{^ j6  
} ; Sk/#J!T8{  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > (S  k#x  
  { iUIy,Y  
typedef picker < T > result; g@@&sB-A"  
} ; -=$% {  
_)KY  
下面总的结构就有了: dh^+l;!L  
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。 $s-9|Lbs`  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 S~0JoCeo  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 k]?z~p  
至此链式操作完美实现。 hojHbmm4  
|e*GzD  
=2 &hQd   
七. 问题3 l#D-q/k?  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 z wL3,!t  
A3AP51 !  
template < typename T1, typename T2 > 7L=T]W  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @iU%`=ziz  
  { .3VK;au\\  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); #>8T*B  
} r8uqcKfU  
PSTu/^  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: E-~mOYea  
iOT)0@f'  
template < typename T1, typename T2 > 9W*.lf  
struct result_2 V43nws "4  
  { fyI_  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; D@8jGcz62  
} ; +w"_$Tj@;  
RT% x&j  
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? V: ^JC>6  
这个差事就留给了holder自己。 \\ jIl3Z  
    ;rd6ko  
 ~~PgF"v  
template < int Order > M@|w[ydQG  
class holder; 8HMo.*Ti9  
template <> 3p=vz'  
class holder < 1 > Aoj6k\YX  
  { '_B_&is  
public : K7IyCcdB  
template < typename T > Kb}MF9?:e  
  struct result_1 C"w,('~@kW  
  { GDF{Lf)/v  
  typedef T & result; U1l0Uke  
} ; $ye^uu;Z  
template < typename T1, typename T2 > xXF2"+  
  struct result_2 hwiKOP  
  { %drJ p6n%  
  typedef T1 & result; 3&es]1b  
} ; }wG,BB%N  
template < typename T > Qi_&aU$>lM  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {  |s/]W  
  { >):m-I  
  return (T & )r; y-'" >  
} QwBXlO?  
template < typename T1, typename T2 > Dy su{rL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const p ZtgIS(3  
  { lLH$`Wnv  
  return (T1 & )r1; zK=dzoy  
} l '/N3&5  
} ; !g8*r"[UJ  
[*<.?9n)or  
template <> (vKI1^,  
class holder < 2 >  }mKwFVZ  
  { Zvxp%dES  
public : pA<eTlH  
template < typename T > t\8&*(&3F  
  struct result_1 C1d 04Q  
  { NS@{~;#R  
  typedef T & result; sGSsUO:@j;  
} ; ,'~ #Ch  
template < typename T1, typename T2 > 8Jr1_a  
  struct result_2 U R}kB&t  
  { K"L_`.&Q  
  typedef T2 & result; U IfH*6X  
} ; W6vf=I@f  
template < typename T > lWbZ=x_0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const G]4OFz+  
  { ,+se  
  return (T & )r; \^LWCp,C"  
} > @+#  
template < typename T1, typename T2 > X(]Zr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [B,'=,Hbs  
  { %swR:Bv  
  return (T2 & )r2; <s_=-" il  
} ?4 qkDtm  
} ; :j@8L.<U  
(3VGaUlx  
),=@q+{E{  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 V5AW&kfd  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: \^&   
首先 assignment::operator(int, int)被调用: [Eu];  
7:TO\0]2n  
return l(i, j) = r(i, j); nd:E9:  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) O}C)~GU  
,^ 7 CP  
  return ( int & )i; zie=2  
  return ( int & )j; ,)zt AFn=  
最后执行i = j; 2U}m RgJu  
可见,参数被正确的选择了。 yyP'Z~0  
j$vK<SF  
Ra[>P _  
dx@QWTNE  
9${Xer'  
八. 中期总结 \3aTaT?..  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 7d ;pvhnH  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 'z5h3J  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 \gItZ}+c4}  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor i.y=8GxY  
_ij$f<  
EY=FDlV  
@A{m5h  
K'aWCscM  
\5TxE  
九. 简化 FW#P*}#  
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。 e3 v5,.  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 vc8?I."?  
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:  W8]V  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 PK 4`5uT  
  +-*/&|^等 s]H^wrg&  
2. 返回引用。 xx }GOY.J  
  =,各种复合赋值等 G 4qy*.  
3. 返回固定类型。 &Jy)U  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) [ ]^X`R  
4. 原样返回。 ,PECYwegkt  
  operator, lZW K2  
5. 返回解引用的类型。 ]Bnwk o  
  operator*(单目) ZCYS\E 7X  
6. 返回地址。 &:3Z.G  
  operator&(单目) $*\L4<(  
7. 下表访问返回类型。 R?pRxY  
  operator[] !^y y0`k6  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 jQ=~g-y  
  operator<<和operator>> brSi<  
_U0$=V  
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。 {q3:Z{#>7  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ~e">_;k6  
+th%enRB  
template < typename Left > }gGkV]  
struct value_return A\AT0th  
  { (UYF%MA}"  
template < typename T > 0 [8=c&F  
  struct result_1 aDL*W@1S  
  { *hdC?m. _  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ]]BOk  
} ; {2 %aCCV  
F[Q!d6  
template < typename T1, typename T2 > (qBvoLkF9N  
  struct result_2 a{'Z5ail  
  { @I-Lv5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; v,OpTu:1  
} ; u6Je@e_!  
} ; --fFpM3EvS  
&(blN.2  
bMKL1+y(  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait QI}E4-s8  
U# JIs  
下面我们来剥离functor中的operator() wO.iKX;  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Q@-ovuxi  
XK A pLz  
return l(t) op r(t) o.7{O,v  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) {gsdG-  
return op l(t) 0F:1\9f5  
return op l(t1, t2) P"3*lk+w  
return l(t) op P0Z! ?`e=M  
return l(t1, t2) op T$+-IAE  
return l(t)[r(t)] _&#S@aGw  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] =f1B,%7G+5  
hs+kr?Pg`  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: LF*&(NC  
单目: return f(l(t), r(t)); PdeBDFWD  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); bb-qO#E  
双目: return f(l(t)); g(ogXA1  
return f(l(t1, t2)); bKDA!R2  
下面就是f的实现,以operator/为例 q| .dez'  
9GLb"6+PK  
struct meta_divide hBU\'.x  
  { > \Sr{p5KR  
template < typename T1, typename T2 > 0N:XIGFa  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) !CUoHTmB  
  { nBItO~l  
  return t1 / t2; XORk!m|  
} 51B lM%  
} ; H1EDMhn/  
G?c-79]U  
这个工作可以让宏来做: GV.A+u  
%9v@0}5V  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ <Fz~7WVd  
template < typename T1, typename T2 > \ (C;I*cv  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; HQP}w%8x  
以后可以直接用  vZj`|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) \G |%Zw|  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 v(]]_h  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) .dMVoG5  
Jc6R{C  
?.=}pAub  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 |JF@6  
e8=YGx^o`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > R&f^+0%f  
class unary_op : public Rettype -O!/Jv"{,[  
  { rN)V[5R#M  
    Left l; {a(&J6$VE  
public : "&.S&=FlI  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9=X)ung9  
LE6.nmvS  
template < typename T > = u[#2!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a>O9pX  
      { e4>"92hX  
      return FuncType::execute(l(t)); *hLQ  
    } {LHR!~d}5f  
?:{sH#ua  
    template < typename T1, typename T2 > RDqFL.-S  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const . #lsic8]  
      { :Y,BdU  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); /Ci*Az P  
    } Kf tgOG f  
} ; VZ& A%UFC  
u+H ; @  
!TM*o+;  
同样还可以申明一个binary_op =3ioQZ^Vz  
_5 ^I.5Z3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 'B5^P  
class binary_op : public Rettype ?S$i?\Qh  
  { l:#-d.z#  
    Left l; Fs_]RfG  
Right r; uc7Eq45  
public : Z/;Xl~  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} XW{>-PBg:  
0& >H^  
template < typename T > SP*fv`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v3d&*I  
      { HB+|WW t>  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); EtbnE*S  
    } b$ %0.s  
x<Vm5j  
    template < typename T1, typename T2 > 2d%}- nw  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ZF7IL  
      { ;W>Cqg=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); c~QS9)=E  
    } =OIw*L8C"I  
} ;  qy)_wM  
BrRL7xX  
K~=UUB  
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 sJwyj D$b  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 /sM~U q?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) H{J'# 9H  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 g~V+4+  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! qd3Q}Lk  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 No]~jnqDM  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 d8-A*W[  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) F  
下面是修改过的unary_op WE]e m >  
BH]Ynu&o  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > RrU BpqA  
class unary_op bVP"(H]  
  { rc&%m  
Left l; _@S`5;4x  
  xGTP;NT_H  
public : ljl^ GFo  
s .Wdxh  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} bR@p<;G|  
ctE\ q  
template < typename T > uqz]J$  
  struct result_1 SBA?^T  
  { g&/T*L  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; aQ :5d3m0  
} ; y.KO :P?5{  
rZ8`sIWQt  
template < typename T1, typename T2 > ODZ|bN0>  
  struct result_2 W9NX=gE4  
  { lHgs;>U$  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; rE@T79"  
} ; =zQN[  
;WR,eI..  
template < typename T1, typename T2 > Ft}@ 1w5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {s.=)0V  
  { w] N!S;<N  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); LL:_L<  
} k)EX(T\  
>EY3/Go>  
template < typename T > vpmj||\-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .\>v0Du  
  { MEB it  
  return OpClass::execute(lt(t)); cnTaJ/o  
} I? ,>DHUX  
I`NjqyTW  
} ; $DG?M6   
~69&6C1Ch  
 w@,zFV  
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 P.gb 1$7<  
好啦,现在才真正完美了。 '7O3/GDK  
现在在picker里面就可以这么添加了: vVOh3{e|  
'],J$ge  
template < typename Right > @S|XGf  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 1GzAG;UUo6  
  { y5!KXAQ%  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); a+n0|CvF  
} T=ev[ mS  
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。 x7O-Y~[2  
2}8v(%s p  
|\pbir  
oq}'}`lw"  
!qG7V:6  
十. bind $|8!BOx8t  
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。 Jv^h\~*jH  
先来分析一下一段例子 O%bEB g  
vN;mP d~g  
EFz&N\2  
int foo( int x, int y) { return x - y;} R17?eucZ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 h $2</J"  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 0Vx.nUQ  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 a\r\PBi  
我们来写个简单的。 !r<pmr3f@7  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: =E.wv  
对于函数对象类的版本: @;"|@!l|  
E>K!Vrh-L  
template < typename Func > z<Nfm  
struct functor_trait 7 qS""f7  
  { _bNzXF  
typedef typename Func::result_type result_type; 7Op>i,HZk\  
} ; >7 ="8  
对于无参数函数的版本: CB^U6ZS  
@{2 5xTt  
template < typename Ret > 0)gdB'9V_  
struct functor_trait < Ret ( * )() > \kZ?  
  { RCpR3iC2  
typedef Ret result_type; jnn}V~L  
} ; W)bLSL]`E  
对于单参数函数的版本: 1jcouD5?H  
}~L.qG  
template < typename Ret, typename V1 > E 7{U |\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > H*}y^ )x  
  { ~A\GT$  
typedef Ret result_type; ;0Tx-8l  
} ; uLV#SQ=bZN  
对于双参数函数的版本: `x*Pof!Io  
YuO.yh_  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > tS6qWtE  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > \2h!aRWR  
  { F1yqxWHeo  
typedef Ret result_type; a^I\ /&aw'  
} ; aht[4(XH5  
等等。。。 cz8T  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ~nay"g:  
e~=;c  
template < typename Func > %xI p5h]  
struct func_return ;>Ib^ov  
  { @J/K-.r  
template < typename T > koug[5T5  
  struct result_1 ) AvN\sC  
  { glDu2a,Q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; , K~}\CR  
} ; {ttysQ-  
te-jfmu2  
template < typename T1, typename T2 > J| w>a  
  struct result_2 \| 8  
  { Wi)_H$KII  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .[ICx  
} ; 1G^`-ri6  
} ; Hquc o  
`r9!zffyS  
m+]K;}.}R  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 X aMJDa|M  
e w$ B)W  
template < typename Func, typename aPicker > , s"^kFl  
class binder_1 #V~me  
  { f6&iy$@   
Func fn; 0Qf,@^zL*  
aPicker pk; P/W XaE4  
public : [M=7M}f;  
QTk}h_<u  
template < typename T > !$gR{XH$]  
  struct result_1 )"7iJb<E  
  { AP 2_MV4W  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Pd_U7&w,5  
} ; !Dn,^  
-lY6|79bF  
template < typename T1, typename T2 > 4O^xY 6m  
  struct result_2 *RJG!t*t  
  { qm/22:&v5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; V_.5b&@  
} ; Q+{xZ'o"Z  
A P?R"%  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} &w_j/nW^'  
YJT&{jYi  
template < typename T > ~:s>aQ`!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L>Fa^jq5  
  { L [pBB  
  return fn(pk(t)); 4V)kx[j  
} TNe l/   
template < typename T1, typename T2 > P@V0Mi),  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8V`WO6*  
  { EE06h-ns  
  return fn(pk(t1, t2)); &5B'nk"  
} vXrx{5gz  
} ; YYBDRR"  
(c=6yV@  
2DrP"iGq5  
一目了然不是么? z]_wjYn Z  
最后实现bind 7x|9n  
 UD2C>1j  
dy%;W%  
template < typename Func, typename aPicker > B9jC?I |`  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) vc;$-v$&  
  { B" 1c  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); yg<R=$n,Q  
} |4;Fd9q^m  
,~N/- 5  
2个以上参数的bind可以同理实现。 IL#"~D?  
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。 hF~n)oQ  
`ts$(u.w  
十一. phoenix k8&;lgO '  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: k<CJ{u0<  
7rc0yB  
for_each(v.begin(), v.end(), &[?\k>  
( 'CM|@Zz%  
do_ Tztu}t]N  
[ a/4T> eC  
  cout << _1 <<   " , " '}53f2%gKa  
] J?"B%B5c  
.while_( -- _1), {4<C_52t  
cout << var( " \n " ) N2^=E1|_  
) !C ':  
); uP)'FI  
_^Ubs>d=*  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: /L g)i\R;  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor g[' ^L +hd  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 qZ}^;)a^  
那么我们就照着这个思路来实现吧: vxBgGl  
C!<Ou6}!b  
H(ARw'M  
template < typename Cond, typename Actor > ~ D j8 z+^  
class do_while oGnSPI5KGC  
  { w e//|fA<  
Cond cd; ].w4$OJ?  
Actor act; cKca;SNql1  
public : G:<aB  
template < typename T > #4 <SAgq  
  struct result_1 *SJ_z(CZm  
  { {#vgtgBB  
  typedef int result_type; y&$A+peJ1  
} ; gV's=cQ  
KxJ!,F{>H  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} %v M-mbX  
x)DMPVB<  
template < typename T > {BN#h[#B{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g*AWE,%=|  
  { *a M=Z+  
  do L\J;J%fz.  
    { b|:YIXml  
  act(t); ~g]Vw4pv  
  } ;WQve_\  
  while (cd(t)); Ua: sye  
  return   0 ; gD @){Ip  
}  JYI,N  
} ; {UI+$/v#  
y%cP1y)  
hED}h![  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). g wRZ%.Cn  
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。 `r6,+&  
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。 UcHJR"M~c  
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。  R B  
下面就是产生这个functor的类: |mfvr *7  
-$ls(oot  
3qC}0CP*  
template < typename Actor > q"lSZ; 'E  
class do_while_actor <dtGK~_  
  { ~,Zc%s~|  
Actor act; +Mb.:_7'  
public : dFB]~QEK  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} GR_-9}jQP  
(mpNcOY<D  
template < typename Cond > z43M] P<  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; "%w u2%i  
} ; s/#!VnU6  
By!o3}~g  
cKI9#t_  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 'rkdZ=x{  
最后,是那个do_ zR:L! S  
A|4[vz9>H  
<)H9V-5aZ  
class do_while_invoker ""G'rN_=Bi  
  { 'n3uu1C  
public : %J?xRv!  
template < typename Actor > Ffz,J6b  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const kVMg 1I@  
  { &U#|uc!+  
  return do_while_actor < Actor > (act); Q Z  
} *L^,|   
} do_; Z@S3ZGe  
.|70;  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? U%QI a TN*  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 zwjgE6  
最后来说说怎么处理break和continue #=A)XlZMd  
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。 )7Wf@@R'F  
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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