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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda xLajso1g69  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ec;o\erPG  
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, h7oo7AP  
K@]4g49A/j  
`/+>a8  
C.-,^+t;g  
  class filler Dx?,=~W9  
  { Q3~H{)[Kq  
public : YkSl^j[DHs  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;}  8dA~\a  
} ; eo?bL$A[s  
BDDlQci38  
%wy.TN  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ="H`V V_  
RtS+<^2a;  
zC!t;*8a  
\gaw6S>n}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); F)QDJE0  
tDcT%D {:  
B9z?mt'|r)  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。  mq.`X:e  
7n<{tM  
iYoMO["X  
&p@O _0nF  
二. 战前分析 3nQ`]5.Q w  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 M6j y\<a  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 (L&d!$,Dv  
H7n>Vx:L-  
KZE,bi: ~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Bwxd&;E  
  /* --------------------------------------------- */ oG\Vxg*  
vector < int *> vp( 10 );  }my`K  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); d#FQc18v}k  
/* --------------------------------------------- */ a1lh-2x X  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); q<1 ~ vA9  
/* --------------------------------------------- */ Y:[u1~a  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ~$^XP.a.  
  /* --------------------------------------------- */ &h/X ku&0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); wc4=VC"y  
/* --------------------------------------------- */ h2R::/2.  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); gM:".Ee  
h:|qC`}  
li.;IWb0+)  
sO@Tf\d  
看了之后,我们可以思考一些问题: Q;rX;p^W  
1._1, _2是什么? ~]2K ^bh8&  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 f-Z/t fC  
2._1 = 1是在做什么? x%B/  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。  \4fQMG  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 I!K6o.|1  
evmeqQG=  
Km$\:Xo  
三. 动工 JWxwJex  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: +M/ %+l  
\9T7A&  
6'f;-2  
D0f]$  
template < typename T > WpvhTX  
class assignment ]Y&VT7+Z  
  { nxFBID  
T value; ?:0Jav  
public : ECmW`#Otb)  
assignment( const T & v) : value(v) {} w7L) '9  
template < typename T2 > pQB."[n  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ");a3hD  
} ; JxU5 fe  
)^hbsMhO  
qHsA1<wg  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 @H8EWTZ  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment _+MJ%'>S  
W(p_.p"  
OY({.uVdX  
j?QDR  
  class holder +=)+'q]S  
  { YS_; OFsd  
public : "m>81-0  
template < typename T > Tlr v={  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const f|(M.U-  
  { (/] J3  
  return assignment < T > (t); dj%!I:Q>u  
} 9lE_nc  
} ; j'K/22  
hi[pVk~B)  
k9F=8q  
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: yB6?`3A:  
3Zh)]^  
  static holder _1; <OPArht  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 `M6)f?|$.  
g9F?z2^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1h5 Akq  
而不用手动写一个函数对象。 apxph2yvS  
> Nr#O  
kcx Ad   
>(RkZ}z  
四. 问题分析 RG`1en  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 *8XEYZa  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Y<8vw d  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 >LuYHr  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 9nbLg5P  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Z/J y'$x  
3+bt~J0  
五. 问题1:一致性 Rlirs-WQ  
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?| ?z u8)U  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Rx}Gz$   
#LOwGJ$yVz  
struct holder @=kSo -SX  
  { `9.r`&T6K  
  // xN%K^Tree  
  template < typename T > ;*&-C9b  
T &   operator ()( const T & r) const ,7b[!#?8  
  { #3d(M  
  return (T & )r; wlmRe`R  
} FxtI"g\0  
} ; N}YkMJy  
_<2E"PrT   
这样的话assignment也必须相应改动: 7=, ;h  
8HdAFRw  
template < typename Left, typename Right > N,U8YO  
class assignment b>9>uC@J15  
  { >yh2Lri  
Left l; >@AB<$ A  
Right r; ]M'=^32  
public : N)>ID(}F1  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} yR.Ong  
template < typename T2 > Dn}Jxu'(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } H 7 ^/q7  
} ; ^/=KK:n~  
tFl"n;~T  
同时,holder的operator=也需要改动: *HB-QIl  
B,fo(kG  
template < typename T > /|#fejPh  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const dGTsc/$  
  { :P=(k2  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Oz#{S:24M+  
} pFz`}?c0  
S>; 5[l 4  
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。 VOh4#%Vj  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 $xdy&  
-1@<=jX3_  
return l(rhs) = r; b\+`e b8_  
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。 vgN&K@hJ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: {T~#?v(  
7 x?<*T  
template < typename Tp > $]2vvr  
class constant_t ?5 [=(\/.  
  { ]:/Q]n^  
  const Tp t; 2T[9f;jM'  
public : 5d!-G$ @  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} '(jG[ry&T  
template < typename T > 1 I",L&S1  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const T37XBg H  
  { VTHH&$ZNq  
  return t; (0kK_k'T  
} {+Cy U!O  
} ; H~z`]5CN  
Hl |z</*+  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 B@ KQ]4-  
下面就可以修改holder的operator=了 1D!<'`)AY  
)IZ~G\Ra'  
template < typename T > 0NX,QD  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const l0i^uMS  
  { 5rZ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 4x[S\,20  
} .y:U&Rw4  
?#UO./"  
同时也要修改assignment的operator() I?G :p+  
CYYU 7  
template < typename T2 > CF5`-wj/#  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } <dhM\^ [  
现在代码看起来就很一致了。 nwCrZW  
UU0,!?o4  
六. 问题2:链式操作 C8i^P}y  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 TBU&6M>{3  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 "OnGE$   
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。 qPfQy  
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。 a-L;*  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct _b;{_g  
AbmAKA@  
template < typename T > OX\F~+  
struct result_1 001FmiV  
  { tT?cBg{  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; p,i[W.dy.'  
} ; y;@:ulv[  
_/5H l`  
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: pr UM-u8  
 p|D/;Mk  
template < typename T > < F+l  
struct   ref .];=Pu^  
  { $aXer:  
typedef T & reference; 161xAig  
} ; +pn N!:q  
template < typename T > {8,J@9NU  
struct   ref < T &> o"R7,N0rB  
  { ur7q [n  
typedef T & reference; )+t0:GwP`:  
} ; 2'MZ s]??w  
9.B KI/  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: /,Re "!jh  
m<"WDU?y;  
template < typename T > |3yL&"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const +-CtjhoS  
  { F,)%?<!I  
  return l(t) = r(t); :^3LvPM  
} JKGe"  
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。 pYZ6e_j1 ~  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 dP]\Jo=Yh  
h Pa_VrH  
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 q\p:X"j|  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: :\7X}n*&  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 HLaRGN3,  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 RxWVe-Dg  
最后的布局是: Hm'=aff6A  
                Add +jnJ|h({  
              /   \ ;8{4!S&b  
            Divide   5 JB]q   
            /   \ } .y 1;.  
          _1     3 c?&X?<  
似乎一切都解决了?不。  e5*hE  
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。 1--C~IjJ+  
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。 f-G :uI_  
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: 8=uu8-l8g  
.-oxb,/  
template < typename Right > NmJWU:W_@  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const OGg>#vj,s  
Right & rt) const ww $  
  { p(`6hWx  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); qjdMqoOCjl  
} 22M1j5  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 K<ft2anY5  
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。 ,-d 0b0  
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。 *XbEiMJ  
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。 cir$voL  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 0C irfcs}Z  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? "ZsOd>[/  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: WRy aKM  
h"_;IUZ!  
template < class Action > yvH A7eq*"  
class picker : public Action Et/\xL  
  { !y:v LB#q  
public : :xv!N*Le  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Y^7$t^&  
  // all the operator overloaded _Wp{ [TH  
} ; fW3(&@  
,3p~w5C/+[  
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。 T| V:$D'  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 2s&*  
nvJf/90$  
template < typename Right > `YLD`(\  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const L> 9V&\  
  { iAa.}CI,zB  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); v99B7VH4  
} ?Exv|e  
dzsmIV+  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 'y2nN=CN  
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。 YoZFwRQU  
9N<<{rQ,F  
template < typename T >   struct picker_maker 1[qLA!+  
  { v~V5`%  
typedef picker < constant_t < T >   > result; (\a]"g,]v  
} ; Z X(z;|l45  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > G_{&sa  
  { l@H  
typedef picker < T > result; VsgE!/>1  
} ; X;B\Kj`n  
LuSLkLN  
下面总的结构就有了: 9{}1r2xW  
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。 E4W -hq~  
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。 *-q"3 D`  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ^3{TZ=_;|  
至此链式操作完美实现。 9:,\gw>F  
KgOqbSJ  
W?aI|U1  
七. 问题3 c^u"I'#Q  
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。 4.h=&jz&  
~ ! 3I2  
template < typename T1, typename T2 > qT"Q1xU[  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const | 8=nL$u  
  { 6morum  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); S<u-n8bv  
} vj\dA2!~  
tqeZ#w7  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Ikiib WQL+  
ryCI>vJz  
template < typename T1, typename T2 > te !S09(  
struct result_2 ;3: q?&  
  { Ucm :S-  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; H5]^ 6 HwX  
} ; [y)`k@  
Tp?y8r  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? D]W$?( =4  
这个差事就留给了holder自己。 ~aOuG5 XK  
    \ZhfgE8{%  
@@rEs40  
template < int Order > r8&^>4  
class holder; 9Xl5@%uz?z  
template <> Z]WnG'3N  
class holder < 1 > f=!VsR2o  
  { P*@2.#oO  
public : OY5OJ*   
template < typename T > Nl9I*x^e  
  struct result_1 FwY&/\J7V  
  { eKz?"g/j  
  typedef T & result; H_Kj7(=&>  
} ; vZ N!Zl7S  
template < typename T1, typename T2 > /43-;"%>  
  struct result_2 x^y"<  
  { jfx8EbQ  
  typedef T1 & result; {W~q z^>u4  
} ; G4;3cT3'  
template < typename T > :%AL\ n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >'xGp7}y  
  { 1>Dl\czn  
  return (T & )r;  "t$k  
} N0w`!<y:c  
template < typename T1, typename T2 > 7,MS '2nz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const G,<T/f .{$  
  { .R8 HZ}3  
  return (T1 & )r1; |?,[@z _,  
} G #T<`>T  
} ; kctzNGF|  
OxtOd\0$  
template <> eo!zW  
class holder < 2 > :@xm-.D  
  { j0GMTri3  
public : {(#%N5%  
template < typename T > ^*= 85iyo  
  struct result_1 {[t`j+J  
  { lvpc*d|K  
  typedef T & result; Op? OruT[  
} ; V~yAE @9  
template < typename T1, typename T2 > EQIo5  
  struct result_2 9 ASb>A2~  
  { ;t> Z+O%  
  typedef T2 & result; ia{c  
} ; Grz 3{U  
template < typename T > 7"*|2Xq  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const XC3Kh^  
  { 5ZPzPUa8~  
  return (T & )r; +P`(Rf"luu  
} w_4]xgS:  
template < typename T1, typename T2 > 9H]Lpi^OH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const h2;z 4  
  { {-:4O\/  
  return (T2 & )r2; n$}R/*  
} ;Hz`0V  
} ; |8&\N  
!4DG P28  
d "QM;9  
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> >。 ,k`YDy|#e  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 60.[t9pk6  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: OtrXYiKB   
35-DnTv  
return l(i, j) = r(i, j); .YnP% X=  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) V NJDl  
dM>j<JC=  
  return ( int & )i; Q>06dO~z8  
  return ( int & )j; [MSDk"o&  
最后执行i = j; \.XT:B_  
可见,参数被正确的选择了。 %M4XbSN|  
?Oe_} jv;  
E.WNykF-  
i`ZHjW~`  
ly[\mGr  
八. 中期总结 {d *qlztO  
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: Wfi:wCqZG  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 w|K(>5nz  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ePPp)=  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor @[[C s*-  
[E..VesrM  
a{%52B"  
5KA FUR0  
;OT#V,}r  
y~#R:&d"  
九. 简化 eKU@>5  
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。 gpO_0U4lQ]  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 b> >=d)R  
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: y:^>(l#;  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 GakmROZ@9  
  +-*/&|^等 jmA{rD W  
2. 返回引用。 I1}{~@  
  =,各种复合赋值等 Fc{6*wtO  
3. 返回固定类型。 nfCd*f  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) {XVf|zM,  
4. 原样返回。 ,& pF:ql F  
  operator, L2V $%*6  
5. 返回解引用的类型。 eiNk]KXAYX  
  operator*(单目) :n%sU* 'T  
6. 返回地址。 >R'VY "\  
  operator&(单目) *9U4^lJjn  
7. 下表访问返回类型。 uq#h\p|  
  operator[] 51FK~ 5  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 "8j;k5<  
  operator<<和operator>>   xhVq  
f >, Qhl  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 TckR_0LNV  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: j}x O34  
hvv>UC/  
template < typename Left > +h\W~muR  
struct value_return r+W 8m?oi  
  { #I{Yf(2Z  
template < typename T > %>*0.)wG  
  struct result_1 Xy(SzJ %  
  { p6k'Q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 4`'BaUU(  
} ; /j5- "<;.  
V2sB[Mw  
template < typename T1, typename T2 > C,e$g  
  struct result_2 N=?kEX O  
  { Z?j='/u>@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; !6 fpMo  
} ; JV6U0$g_S  
} ; r7BH{>-  
F8r455_W"  
< $?}^ 0R  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait hZ /  
)k%drdY{J'  
下面我们来剥离functor中的operator() JU,RO oz(  
首先operator里面的代码全是下面的形式: EvardUB)  
$(mdz)Cfy  
return l(t) op r(t) u:u 7|\q  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) {3p7`h~  
return op l(t) 3[O =2  
return op l(t1, t2) 87E3pe  
return l(t) op b)`#^uxxJ  
return l(t1, t2) op YH+\rb_  
return l(t)[r(t)] [q{Txe  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] pj-HLuZR  
H5MAN,`  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 3V!&y/c<  
单目: return f(l(t), r(t)); VKJ~ZIO@A  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); +jZg%$Q!#  
双目: return f(l(t)); U.sPFt  
return f(l(t1, t2)); )KhVUFS1  
下面就是f的实现,以operator/为例 L<>NL$CrN  
>xMhA`l  
struct meta_divide r Q@o  
  { r@ *A   
template < typename T1, typename T2 > bRe*(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 2_~XjwKE  
  { 7,VWvmWJex  
  return t1 / t2; r!gCh`PiK  
} ){|Lh(  
} ; |}.B!vg(4  
GoA>sK  
这个工作可以让宏来做: W_n.V" hN  
u,9U0ua@;  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ x9 L\"  
template < typename T1, typename T2 > \ .vF< 3p|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; tpzdYokh >  
以后可以直接用 "/h"Xg>q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) s-S"\zX\D  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 c)YGwkY,,  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) `%I{l  
<a}|G1 h  
s(LqhF[N2]  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 PBnn,#  
!+ hgKZ]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > j!n> d  
class unary_op : public Rettype Z6ex<[`I  
  { zX Pj7K*  
    Left l; Zul32]1r  
public : D4-U[l+K>  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} aJ@qB9(ZBe  
IKp x~  
template < typename T > \{mJO>x  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =D$r5D/xd  
      { haK5Oe/cE  
      return FuncType::execute(l(t)); bv];Gk*Z-  
    } ?OdA`!wE  
e@VRdhb  
    template < typename T1, typename T2 > py4_hj\v  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xq*yZ5:5Jo  
      { ~`f B\7M  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); pU/.|Sh  
    } l!'iLq"K(  
} ; *r3vTgo$  
EHjhe z  
[D\AVx&  
同样还可以申明一个binary_op UGgi)  
8~>3&jX  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /HD2F_XA  
class binary_op : public Rettype .[A S  
  { zb$U'D_ -f  
    Left l; J n/=v\K@  
Right r; 9$i`B>C~  
public : \)WjkhG<w#  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} X2Mj|_#u  
n4,J#h/  
template < typename T > #Xly5J  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M?lr#} d  
      { AR^Di`n!  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); M$9h)3(B  
    } 3\ed4D  
9b6h!(  
    template < typename T1, typename T2 > Nx'j+>bz>y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i=@*F$,  
      { Sa5y7   
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); (ShJ!  
    } pDQ,v"  
} ; GYO"1PM  
ipG+qj/=  
IZLX[y  
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 8qveKS]vZ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 YR2/`9s\QJ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ,H8P mn?  
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。 we3t,?`rk7  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Lq.k?!D3uh  
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。。。 yFjSvm6  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 t|%ul6{gz  
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) A\>qoR!Y  
下面是修改过的unary_op b._pG(o1  
sXA=KD8  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > J5wq}<8  
class unary_op I]58;|J  
  { :M16ijkx  
Left l; e!#:h4I  
  =zdRoXBY[b  
public : Yhfk{CI  
:s\s3#?  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2\ n6XAQ*  
GmFNL/x8-v  
template < typename T > 8}2 `^<U  
  struct result_1 oVdmgmT.Y  
  { ^)WG c/  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; H`sV\'`!}  
} ; t V</ x0#  
?]S*=6  
template < typename T1, typename T2 > iM-@?!WF  
  struct result_2 zKo,B/Ke4  
  { 0t8-oui  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; G"]'`2.m  
} ; WukD|BCC  
*:iFhKFU  
template < typename T1, typename T2 > $P$OWp?b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pnWDsC~)  
  { N]3XDd|q  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); :0/I2:  
} M%m$ 5[;n  
+u7mw<A 8  
template < typename T > c(:GsoO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yo5|~"yZY  
  { b@Fa| >"_  
  return OpClass::execute(lt(t)); o4xZaF4+  
} 5=eGiF;0\  
.M04n\  
} ; |2Q;SaI^\  
U.&=b<f(0r  
d:3G4g  
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 {B 34^H:  
好啦,现在才真正完美了。 K:mb$YJ&  
现在在picker里面就可以这么添加了: uv,t(a.^  
% %*t{0!H+  
template < typename Right > 1Ypru<.)W  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 6 LC*X  
  { *g7dB2{  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); tcfUhSz,I  
} mDtD7FzJ  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 )tB mSVprl  
7 yK >  
n(&6 E3ZcI  
cJ&%XN  
z"|^Y|`m  
十. bind 94Z~]C  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 MbYAK-l.h  
先来分析一下一段例子 S~hNSw (-  
_&P![o)x  
S7@.s`_{w  
int foo( int x, int y) { return x - y;} W,:*`  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 A#*0mJ8IK  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 lCDXFy(E  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 al1Uf]xh  
我们来写个简单的。 XDU&Z2A  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ):1NeJOFF  
对于函数对象类的版本: A~u-Iv(U  
i!9yN: m0  
template < typename Func > :beBiO  
struct functor_trait j*xxOwf  
  { 3DbS\jja  
typedef typename Func::result_type result_type; <rNCb;  
} ; r!'\$(m E  
对于无参数函数的版本: Gz@'W%6yaV  
wpO-cJ!,  
template < typename Ret > ;CD@RP{$n  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ZBi|B D  
  { 7EO/T,{a  
typedef Ret result_type; wS9EC}s:Q  
} ; '7 SFa]tH  
对于单参数函数的版本: a!vF;J-Zqa  
A46Xei:Ow  
template < typename Ret, typename V1 > n]jZ2{g+   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > D=i)AZqMPp  
  { C;QIp6"1  
typedef Ret result_type; Q E1DTU  
} ; ?VmE bl  
对于双参数函数的版本: 1--_E,Su>  
-AWL :<  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Lj`MFZ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > bdEc ?  
  { NBU[>P  
typedef Ret result_type; W{B)c?G]  
} ; S3l$\X;6X  
等等。。。 $)8b)Tb  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 9)}Nx>K  
b=(?\  
template < typename Func > {N!Xp:(<7_  
struct func_return [<CIh46S.  
  { uY{V^c#mv  
template < typename T > J0K25w  
  struct result_1 ~;> psNy  
  { LX5, _`B  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~?`V$G=?,  
} ; no ).70K  
QU{|S.\  
template < typename T1, typename T2 > csABfxib  
  struct result_2 FyY<Vx'yQ  
  { [Tmpj9! q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; zI1-l9 o  
} ; ;]XKe')  
} ; %+0 7>/  
0@cc XF E  
]N<:6+  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ] /w: 5o#  
O{@m,uY  
template < typename Func, typename aPicker > JzI/kH~  
class binder_1 +OM`c7M:  
  { A|Z'\D0  
Func fn; <B"M} Y>_P  
aPicker pk; &"G4yM  
public : ~m@v ~=  
/8](M5X]f  
template < typename T > OZ,%T9vP  
  struct result_1 `*Ar6  
  { 'a1%`rzm  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; {tqLH2cO  
} ; p:g`K# [F  
e;_ cC7  
template < typename T1, typename T2 > [ QHSCF5  
  struct result_2 H#zsk*=QD  
  { {-FS+D`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ZMFV iE;8  
} ; r0 mXRZC  
mI;#Zq_j  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} YSQB*FBz  
q>JW$8  
template < typename T > OanHG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7*D*nY4+  
  { $]H^?  
  return fn(pk(t)); aVI%FycYo  
} ?$:;hGO.<~  
template < typename T1, typename T2 > ,sU#{.(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5|I2  
  { +1`Zu$|  
  return fn(pk(t1, t2)); !%pY)69gv  
} j9sK P]w  
} ; ^Md]e<WAp  
<M//zXa  
Woo2hg-ti  
一目了然不是么? SHM ?32'  
最后实现bind +W=  
G'*_7HD  
oN0p$/La  
template < typename Func, typename aPicker > ( Lp~:p  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) eh@6trzp=  
  { IYJS>G%*  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); y-Xd~<*Ia  
} X<6Ro es2  
$-Ud&sjn  
2个以上参数的bind可以同理实现。 b?h)~j5  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 %D::$,;<<  
}8+rrzMUB  
十一. phoenix pI__<  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: )+' De  
d@ +}_R"c  
for_each(v.begin(), v.end(), pP1|/f5n`  
( dr25;L? B  
do_ $]&0`F  
[ qNhV zx  
  cout << _1 <<   " , " 6CKWKc  
] RC[b+J,q  
.while_( -- _1), jafIKSD]%  
cout << var( " \n " ) H(eGqVAq,  
) k>W5ts2+  
); ^qs{Cf$  
A7{l60(5  
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: 4v@urW s  
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 r*-e~  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ER z@o_  
那么我们就照着这个思路来实现吧: mLa0BIP  
--ED]S 8  
*b{C`[ =V  
template < typename Cond, typename Actor > c5>'1L  
class do_while fS( )F*J  
  { (6jr}kP  
Cond cd; <tT*.nM\  
Actor act; MNy)= d&<P  
public : 9u3~s <  
template < typename T > c*O{?b  
  struct result_1 HA +EuQE"  
  { w(lxq:>"  
  typedef int result_type; Ol;}+?[Q  
} ; nm[ yp3B  
8J&K_ JC^  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 9.bMA<X  
njz:7]>e  
template < typename T > k'_p*H  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8vN}v3HV&  
  { E8-8E2i,  
  do 6Y#-5oE u/  
    { Dxc`K?M   
  act(t); mY+.(N7m  
  } myp}DI(  
  while (cd(t)); (#w8/@JxF  
  return   0 ; <lk_]+ XJ3  
} tDuQ+|~M  
} ; $,vZX u|Qw  
vt;<+"eps  
+6vm4(3?  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). R~-r8dWcw  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 R:*I>cRs  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 4<`x*8` ,  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 gE,i Cx  
下面就是产生这个functor的类: "s']@Qv  
X X>Y]P a  
.uAO k0^z  
template < typename Actor > cJ 5":^O  
class do_while_actor 8G?{S.%.  
  { 3r=IO#  
Actor act; @Q"%a`mKH  
public : MC5M><5\  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} (7nWv43  
RH,(8.&>r  
template < typename Cond > \ H#zRSbZ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; M ) 9Ss  
} ; UQl3Tq4QM  
Pnb?NVP!^9  
e![|-m%  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 5 ^}zysY`  
最后,是那个do_ /*Z ,i&eC  
F+vgkqs@9  
M9MfO*  
class do_while_invoker }U$Yiv  
  {  EthnI7Y  
public : %g3@m5&  
template < typename Actor > #UH|,>W6  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 7Rr(YoWa  
  { &3VR)Bxn  
  return do_while_actor < Actor > (act); z JWh  
} ,HXY|fYr  
} do_; .bbl-a/ 3  
`B;^:u  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Qcu1&t\C  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 m#+0uZm(  
最后来说说怎么处理break和continue h?2qX  
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。 g7k|Ho-W  
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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