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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda }U'9 d#N  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 C1_0 9Vc  
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, [7 PC\  
fWA# n  
>F7HKwg}Z  
H%l-@::+$  
  class filler C;:=r:bth  
  { (=u!E+N  
public :  ~ e?af  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} QlB9m2XB  
} ; \36 G``e  
nU{Qi;0  
]}'bRq*]  
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: 4"eFR'g  
/PSXuVtu5  
1qAE)8ie  
<ivG(a*=]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); %-fXa2  
36co 'a4,  
^C~_}/cZ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Xa>'DO2  
'vt Jl  
ygja{W.  
 V0A>+  
二. 战前分析  d<xi/  
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。 ;k@]"&t  
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 HP*{1Q@5  
*A48shfO  
AEj%8jh  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); RrBG=V  
  /* --------------------------------------------- */ aKW-(5<JW  
vector < int *> vp( 10 ); :D3:`P>,c  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);  1hi  
/* --------------------------------------------- */ /8]K}yvR  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); -32P}58R  
/* --------------------------------------------- */ XgVhb<l_  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ehB '@_y  
  /* --------------------------------------------- */ 6FUcg40Y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); .'66]QW  
/* --------------------------------------------- */ I__b$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Tz6I7S-w  
dR=sdqS#J  
Tw$tE:  
R73@!5N%  
看了之后,我们可以思考一些问题: RgH 6l2  
1._1, _2是什么? v9@_ DlV\  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ua=7YG  
2._1 = 1是在做什么? V!. Y M)B  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 onmkg}&_  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 I&i6-xp  
PtQ[({d3R  
*wx%jbJo  
三. 动工 Sx~mc_ekY  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: hunlKIg  
W.{+0xx  
H~#$AD+H  
JT<JS6vw#  
template < typename T > 'tkQz  
class assignment MaPhG<?  
  { %$b}o7U"s  
T value; UzSDXhzObf  
public : URj)]wp/  
assignment( const T & v) : value(v) {} O251. hXK  
template < typename T2 > Sru0j/|H\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } *^{j!U37s  
} ; d, i4WKp   
fO5L[U^`  
aLLI\3  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 uIO?4\s&G  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 1Ci^e7|?  
]QY-L O(  
=ePwGm1:c  
z7?SuJ  
  class holder yMkR)HY  
  { 7~1Fy{tc  
public : 89 m.,  
template < typename T > Z3wdk6%:}  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ^FNju/b  
  { 9i_@3OVl  
  return assignment < T > (t); Z;+;_Cw  
} "UY34a^I  
} ;  nXy"  
Lf a&JKd  
p;o"i_!  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: &'PLOyWw  
e)-$ #qW  
  static holder _1; [-W~o.`  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 hB>FJZQ_  
e 5(|9*t  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Zd-QZ<c";t  
而不用手动写一个函数对象。 3zfiegY@wm  
~3Qa-s;g  
*b{Hj'HaH  
/'VuMMJ2  
四. 问题分析 8(NS;?  
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。 =kq<J-:#R  
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。 beYGP  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ,=@WE> ip  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 d8 v9[ 4  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 V$$9Rh  
1=>b\"P#E  
五. 问题1:一致性 k'F*uS  
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?| w0=/V[fs  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 \zA3H$Df~  
Fm&f  
struct holder '>bn94$  
  { =*-a c  
  // GM^H )8U  
  template < typename T > r da: ~  
T &   operator ()( const T & r) const .;bU["fn)  
  { b/T k$&  
  return (T & )r; pXQ$n:e  
} S:g6z'e1  
} ; L1k  
) .V,zmI  
这样的话assignment也必须相应改动: X?r$o>db  
3S>rc0]6  
template < typename Left, typename Right > qgWsf-di=  
class assignment $LU|wW  
  { Mz) r'  
Left l; n sN n>{  
Right r; a|dgK+[  
public : RcR-sbR  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} D&N3LH  
template < typename T2 > vgNrHq&2q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } h^WMv *2  
} ; C^]UK  
PK{FQ3b2{  
同时,holder的operator=也需要改动: mMu+MXTk<  
IK4(r /  
template < typename T > F2n4#b  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 3$_- 0>  
  { #w^Ot*{!N  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); *r~6R  
}  SBi4i;qD  
:< ]sJf N  
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。 u1z!OofN>  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 b'/:e#F  
JAwEu79sh  
return l(rhs) = r; Mac:E__G  
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。 `09[25?  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: p NQ@aJ  
&=Y%4 vq  
template < typename Tp > 5Tidb$L;Du  
class constant_t n-wOLH  
  { H\<PGC"_Y  
  const Tp t; hJ4 A5m.  
public : u!VrMH  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ;'!h(H  
template < typename T > I[ 06R  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 2of+KI:  
  { /Vv)00  
  return t; +).=}.k  
} {@" F/G+  
} ; g'-hSV/@}@  
tM:$H6m/(  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 6k7x7z  
下面就可以修改holder的operator=了 dleLX%P  
`Y '-2Fv  
template < typename T > %3K'[2F  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 4;IZ}9|G  
  { ~dsx|G?p  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); [H`5mY@  
} ${t$:0R,h  
fB4zqMSfE  
同时也要修改assignment的operator() yS#D$q2_  
5RSP.Vyx{  
template < typename T2 > S.C7%XU  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Yka>r9wr  
现在代码看起来就很一致了。 OtT*)8*c  
aMgg[g9>t  
六. 问题2:链式操作 eQ#"-i  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 U!lWP#m  
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。 R~d Wblv  
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。 &b19s=Z,  
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。 ?/Aql_?3  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 4`"Q!T_'  
$*9:a3>zny  
template < typename T > K}LF ${bS  
struct result_1 . Eb=KG  
  { LA,G>#?H  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; U}-hV@y  
} ; s*>B"#En  
DK%@ [D  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: DeN$YE#*  
5XNFu C9E  
template < typename T > B@vup {Kg  
struct   ref !ZN"(0#qz  
  { 'sjks sy.3  
typedef T & reference; {\k:?w4  
} ; dpcv'cRfw  
template < typename T > r?Pk}Q  
struct   ref < T &> Op iVQr:  
  { p1\E C#Q  
typedef T & reference; <2w 41QZX  
} ; UzkX;UA  
Hn?v  /3  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Hg[AulNna  
f[$Z<:D-ve  
template < typename T > WTC/mcS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const *&F~<HC2+  
  { QnH~' k  
  return l(t) = r(t); yjChnp Cc  
} pH?"@  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 m8v=pab e  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 #X<s_.7DJ  
)-LS n  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 {/qq*0wa  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: cvnRd.&  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ^0"[l {  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 OFw93UJ Y  
最后的布局是: YYd!/@|N5  
                Add Snas:#B!  
              /   \ g6q67m<h  
            Divide   5 TUR2|J@n  
            /   \ 2{-'`l fM%  
          _1     3 eJZt&|7N  
似乎一切都解决了?不。 G^w:c]  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 MSS0Sx<f  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 !r_2b! dy  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: J|o )c~  
R<8!lQ4s  
template < typename Right > t=r*/DxX=  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const &qeM YYY  
Right & rt) const ^:m7Qd?Z[  
  { \;Q:a /ur9  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #mcGT\tQ  
} (fnp\j3w  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 0$q)uip  
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。 Yg3emn|a  
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。 m[?gN&%nc  
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。 Vg? 1&8>  
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。 f!##R-A  
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? 8>V)SAI'  
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: ^$F1U,oi  
C%kIxa)  
template < class Action > @EB2I+[  
class picker : public Action |1"n\4$  
  { h-RL`X  
public : +# tmsv]2  
picker( const Action & act) : Action(act) {} \@:mq]Y  
  // all the operator overloaded 3R$*G8v  
} ; W&0KO-}ot  
{vAv ;m  
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。 o51jw(wO  
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: EEO)b_(  
g%f6D%d)A  
template < typename Right > <>6DPHg~  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 6J%yo[A(w  
  { [>U =P`  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); NYp46;  
} 3n=ftkI  
.uu[MzMIu  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > XSz)$9~hk  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 -85W/%  
x1R<oB |  
template < typename T >   struct picker_maker \#)w$O  
  { Oi4tG&q  
typedef picker < constant_t < T >   > result; XfH[: XG3  
} ; 6.g k6  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 'nh^'i&0.  
  { :Z5Twb3h  
typedef picker < T > result; xc6A&b>jI  
} ; Q !G^CG  
; )J\k2  
下面总的结构就有了: ;B !u=_'  
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。 YA%0{Tdxz  
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。 Vi_6O;  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 * k ^?L  
至此链式操作完美实现。 ua>YI  
_G=k^f_  
O4A{GO^q  
七. 问题3 &S+o oj  
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。 /#I~iYPe  
uiIS4S_  
template < typename T1, typename T2 > 80;^]l   
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lcYjwA  
  { Z</.Ss 4  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); -7:_Dy  
} (S1Co&SX  
C(kIj  
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: ct![eWsuB  
~zT743  
template < typename T1, typename T2 > l's*HExR  
struct result_2 tKKQli4Mn4  
  { :927y  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; &pZn cm  
} ; RYuR&0_{  
d/Y#oVI  
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? wmnh7'|0u  
这个差事就留给了holder自己。 A 2Rp  
    X(*MHBd  
 c 1o8   
template < int Order > 6@; P  
class holder; XPQY*.l&.  
template <> ;_Z[' %  
class holder < 1 > (N :vDq'  
  { c}r"O8M  
public : W 2.Ap  
template < typename T > o-_H+p6a  
  struct result_1 A$Ok^  
  { tzV^.QWm  
  typedef T & result; 9B<aYp)  
} ; 4RoE>m1[G  
template < typename T1, typename T2 > g,] GzHV1  
  struct result_2 ;fGh]i  
  { '$\O*e'  
  typedef T1 & result; {f:%+h  
} ; WYXh1_nyk  
template < typename T > '| rhm  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const / U5!]7&gB  
  { RJk42;]  
  return (T & )r; YwnYTt  
} oZwu`~h Y  
template < typename T1, typename T2 > hWD%_"yhd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "9bd;Tt:  
  { vkE a[7  
  return (T1 & )r1; ]<Kkq !  
} " ';K$&,[  
} ; GLtd6;V  
d !=AS  
template <> ?3=y]Vb+  
class holder < 2 > I)wc&>Lc  
  { )]M,OMYq-  
public : _-5|"oJ  
template < typename T > ]CxD m  
  struct result_1 OH/!Ky\@  
  { 6Mh"{N7  
  typedef T & result; #Q'j^y 7=z  
} ; V18 A|]k  
template < typename T1, typename T2 > ^LAnR>mz^r  
  struct result_2 &Xh_`*]ox  
  { :^H2D=z@  
  typedef T2 & result; N/6! |F  
} ; ^Cy=L]  
template < typename T > s@D/.X  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const uyDPWnYk  
  { @P @{%I  
  return (T & )r; A} v;uNS]  
} ^ i8"eF  
template < typename T1, typename T2 > u%sfHGrH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const h h7unHt-  
  { (bp4ly^  
  return (T2 & )r2; JBk >|q"  
} ^aR^M\38  
} ; i# bcjH  
eY\w ?pT2  
9oQ$w?=#$  
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> >。 PT39VI =  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: )0?u_Z]w9  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: -]<<}@NF  
Nbb2wr9A  
return l(i, j) = r(i, j); 8@,8j!$8G  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) s((c@)M  
}?^]-`b  
  return ( int & )i; d}Xb8SaE%c  
  return ( int & )j; lsA?|4`mn  
最后执行i = j; %sCG}? y  
可见,参数被正确的选择了。 sWv!ig_  
sZPyEIXie  
9%Qlg4~<s  
V `7(75  
OF/hD2V  
八. 中期总结 [P*zm8b  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: &oxHVZJ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ~$d(@T&  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 D6,Ol4d  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor kX%vTl7F  
g&I|@$\  
; ,n}>iTE  
suHi sc*  
{PKf]m  
{uN-bl?o  
九. 简化 M$s9   
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。 EGVS8YP>h  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 LK+67Y{25  
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: @{{6Nd5  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 IoZ _zz0  
  +-*/&|^等 bF'Jm*f  
2. 返回引用。 DT3"uJTt  
  =,各种复合赋值等 ~,7Tj  
3. 返回固定类型。 >|aVGY  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) KAg-M#  
4. 原样返回。 9AJ"C7  
  operator, K57u87=*X?  
5. 返回解引用的类型。 MU:q`DRr  
  operator*(单目) i}5M'~ F  
6. 返回地址。 apjoIO-<  
  operator&(单目) Q zp!)i  
7. 下表访问返回类型。 RQ;w$I\  
  operator[] $Y M(NC  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 C#n.hgo>I  
  operator<<和operator>> tMH 2  
SP"t2LTP  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 *Hz]<b?  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: fd$nAE  
@MP;/o+  
template < typename Left > *k@D4F ruP  
struct value_return QB3er]y0%  
  { dU-nE5  
template < typename T > k)9+;bKQQ  
  struct result_1 3  $a;  
  { 1`GW>ZKv  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; DE+k'8\T  
} ; UCj{ &  
sQ.t3a3m  
template < typename T1, typename T2 > 57KrDxE}  
  struct result_2 yz"hU  
  { 5mX^{V&^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ZCuoYE$g  
} ; wxJoWbn  
} ; <99/7>#  
k$GtzjN  
2~R%_r+<  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 5Q\ hd*+g  
wjXv{EsMq  
下面我们来剥离functor中的operator() #v; :K8  
首先operator里面的代码全是下面的形式: !v8](UI8-  
qu&p)*M5  
return l(t) op r(t) $]rC-K:Z  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 0g9y4z{H  
return op l(t) Xk!wT2;  
return op l(t1, t2) \-SC-c  
return l(t) op -]t>'Q?  
return l(t1, t2) op 9/_~YY=/h  
return l(t)[r(t)] Hb/8X !=  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] nk;^sq4M:  
a$\ Bt_  
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: r uIgoB  
单目: return f(l(t), r(t)); Xzl$Qc  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Xck`"RU<xA  
双目: return f(l(t)); =;(L$:l~  
return f(l(t1, t2)); ~E/=nv$  
下面就是f的实现,以operator/为例 v#EFklOP  
I^HwXp([  
struct meta_divide kj6H+@ {  
  { vR&b2G7o  
template < typename T1, typename T2 >  !# zO%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ~~=]_lwyK%  
  { eV~"T2!Sb  
  return t1 / t2; z;MPp#Y  
} D8{ ,}@  
} ; U }AIOtUw  
?L0|$#Iw  
这个工作可以让宏来做: X`J86G)  
B*t1Y<>x  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ *s<cgPKJ @  
template < typename T1, typename T2 > \ G1\F7A  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; vCXmu_S4^>  
以后可以直接用 w ^?#xU1.i  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) j^WYM r,  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 j+rY  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) "l hj1zZ  
0wCQPvO  
|3^U\r^zo  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 A!Tm[oqu  
*(qj!U43  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > zXU g(xu  
class unary_op : public Rettype @vB-.XU  
  { CI-1>= "OE  
    Left l; ahQY-%>  
public : 4j8$& ~/  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} {pA&Q{ ^  
mi.,Z`]o  
template < typename T > kBxEp/y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MkhD*\D /  
      { )+DDIq  
      return FuncType::execute(l(t)); w!z* ?k=Da  
    } X%iJPJLza  
K7@|2;e  
    template < typename T1, typename T2 > JPHM+3v  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const | KY-kRN7  
      { <LzxnTx=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); V%z?wDC  
    } ens]?,`0  
} ; *[m:4\  
y/:%S2za>  
d!4TwpIgx  
同样还可以申明一个binary_op (z8 ;J> 7  
R7K`9 c1f6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > I~^Xw7  
class binary_op : public Rettype !XM<`H/  
  { uE<8L(*B  
    Left l; ^B%c3U$o  
Right r; g"k4Z  
public : B:Ft(,  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} a 9{:ot8,  
_aBy>=2c$  
template < typename T > u! &T}i:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5423Ky<  
      { \yZVn6GVr  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); i7Cuc+ j8  
    } 3%Eu$|B  
:U *8S\$  
    template < typename T1, typename T2 > n#}~/\P6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^#Mp@HK  
      { F" M  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4w#2m>.  
    } Srz8sm;  
} ; sp MYn&p  
wGw~ F:z  
}+bo?~2E&  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 dJ#go*Gn  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 O9E:QN<U`*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) LokH4A17U  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 J3~%9MCJ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! j7QK8O$XL  
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。。。 4/k`gT4  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 e9 @{[  
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) wu><a!3`=o  
下面是修改过的unary_op /-i m g^^  
H(tC4'tA  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > D[?;+g/  
class unary_op !icI Rqcf=  
  { w-2#CX8jY  
Left l; s^SU6P/ ]  
  "(vK.-T  
public : ^1vKhO+p$  
2~l7WW+lx,  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} F_9 4k  
k52IvB@2  
template < typename T > PH%'^YAl7  
  struct result_1 #ACT&J  
  { sW'_K.z  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; [7d(P EQL`  
} ; ~*"ZF-c,  
C:}1r  
template < typename T1, typename T2 > iETUBZ  
  struct result_2 ~[dL:=?c  
  { }A,!|m4  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; KvEv0L<ky  
} ; 7s3=Fa:9Q  
c"-X: m"  
template < typename T1, typename T2 > XzSl"UPYH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @eeI4Jz  
  { U,Uy0s2r  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); od5nRb  
} m;\nMdn  
\#LDX,=  
template < typename T > rab$[?]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FU/:'/ L  
  { 5>+@.hPX  
  return OpClass::execute(lt(t)); TfT^.p*  
} ?jUgDwc(w  
/3Gq&[R{  
} ; .r{t&HO;Y  
M2p|&Z%  
8<mloM-4  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug YY:{/0?  
好啦,现在才真正完美了。 c0o Z7)*}  
现在在picker里面就可以这么添加了: az:}RE3o  
1 :$#a  
template < typename Right > >l><d!hw  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const wdfbl_`T  
  { iQ(j_i'+!I  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); k}qQG}hB  
} 1.k=ji$D0  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 dor1(@no|  
|;xEK nF  
,Yx<"2 W  
#b;k+<n[X  
mRRZ/m?A(  
十. bind [?|yQ x  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 E:B"!Y6  
先来分析一下一段例子 % &&)[  
}4!}vkVx  
!j`<iPI7B  
int foo( int x, int y) { return x - y;} UkpTK8>&  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 kP+,x H)1  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 /;+\6(+X  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 3@\/5I xn  
我们来写个简单的。 e)B1)c8s  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: B>>_t2IU  
对于函数对象类的版本: 8 yi#] 5`Q  
dm[cl~[ Q  
template < typename Func > >'W,8F  
struct functor_trait R:&y@/JY8[  
  { Z!~_#_Ugl  
typedef typename Func::result_type result_type; {6h 1  
} ; .Z'NH wCy  
对于无参数函数的版本: \wsVO"/  
NQ;X|$!zH  
template < typename Ret > 97\K] Tr  
struct functor_trait < Ret ( * )() >  f_n  
  { ]r3/hDRDL@  
typedef Ret result_type; k(^TXUK\o  
} ; |v8h g])I+  
对于单参数函数的版本: bRyxP2  
ym%` l!  
template < typename Ret, typename V1 > 1E / G+pm  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > qpjZ-[UC  
  { (}6\_k[}m  
typedef Ret result_type; ZCj1Cz]"l<  
} ; n nAtXVy  
对于双参数函数的版本: 035jU'  
keRLai7h  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Y)F(-H)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 7F0J*M  
  { ,'HjL:r  
typedef Ret result_type; )Cj1VjAg  
} ; M0xhcU_  
等等。。。 HM0&%  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy WwTl|wgvyI  
M>m!\bb%.  
template < typename Func > @@K/0:],  
struct func_return Vdx o  
  { '_4apyq|  
template < typename T > _,60pr3D'  
  struct result_1 9uWg4U  
  { n/(}|xYU  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; (>A#|N1U  
} ; Miw=2F  
!ITM:%  
template < typename T1, typename T2 > 0j4n1 1#  
  struct result_2 y[.lfW?)  
  { -ak. wwx\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; FWW@t1)  
} ; /iM1   
} ; 3e^0W_>6  
0(Y,Q(JTo&  
!Whx^B:  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 K)    
qGH[kd  
template < typename Func, typename aPicker > lMu9Dp  
class binder_1 9y&;6V.'  
  { Xw'sh#i2  
Func fn; $8U$.~v  
aPicker pk; m-\_L=QzM  
public : 4(P<'FK $  
F*#!hWtb  
template < typename T > mMXDzAllB  
  struct result_1 KzV|::S^  
  { C^,b aCX  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; z(Uz<*h8  
} ; iOEBjj;C  
:3R3 >o6m  
template < typename T1, typename T2 > a@jM%VZ  
  struct result_2 OET/4( C  
  { '@+q_v@Jl  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ew{*)r)m  
} ; d9S?dx  
w=(dJ(7gu  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} BNjMq  
H.XyNtJ  
template < typename T > qS! Lt3+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~= c 5q  
  { -f ~1Id  
  return fn(pk(t)); zE1=P/N  
} QnBWZUI  
template < typename T1, typename T2 > xg, 9~f[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,N,@9p  
  {  24 [cU  
  return fn(pk(t1, t2));  u? >x  
} cSB_b.@"1  
} ; 8(Ptse  ,  
>gL&a#<S  
n_]B5U  
一目了然不是么? qvo!nr7  
最后实现bind (?'vT %  
(_FeX22+  
{ixKc  
template < typename Func, typename aPicker > 6(7{|iY  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Q%q;=a  
  { hG~.Sc:G  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); (-0d@eqw  
} :}fA98S  
Tf!6N<dRXR  
2个以上参数的bind可以同理实现。 VByA6^JR  
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。 &E0^Jz  
+RM!j9Rq  
十一. phoenix MHt ~ZVH  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: $v2t6wS,"  
f ]_ki  
for_each(v.begin(), v.end(), &g90q   
( /^jl||'H,:  
do_ :oW 16m1`  
[ XSN=0N!GB  
  cout << _1 <<   " , " P8h|2,c%  
] JBHPI@Qt%  
.while_( -- _1), XaE*$:   
cout << var( " \n " ) H)Me!^@[D  
) 'j{o!T0  
); p ]jLs|tat  
n05GM.|*s  
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: qTbc?S46pt  
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 _]ZlGq!L  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 J Bq6Qg  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 'J0I$-QYk  
XPdqE`w=$p  
CF-tod  
template < typename Cond, typename Actor > l?_Fy_fBt  
class do_while rrEf<A}  
  { /DHV-L  
Cond cd; Iy;"ht6  
Actor act; C7W<7DBf  
public : %zY5'$v `  
template < typename T > tUOY`]0  
  struct result_1 Nc[N 11?O  
  { t OJyj49^a  
  typedef int result_type; %ueD3;V  
} ; }.8yKj^p  
+Tx_q1/f5X  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} `ItoL7bi  
kzK9 .  
template < typename T > x%ccNP0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KrG,T5  
  { NhTJB7  
  do >iG3!Td)y  
    { -@]b7J?`k  
  act(t); 6!itr"  
  } 6XCFL-o-  
  while (cd(t)); Ja&S_'P[  
  return   0 ; &M3KJ I0L  
} yDZm)|<.  
} ; dP_bFUzg  
,gG RCp  
pJ1\@G  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). /+`%u&<  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 m:0[as=  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 3'i(wI~<[  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 %LmsywPPp  
下面就是产生这个functor的类: =6 zK 1Z  
FVL{KNW~i  
!'[?cEog  
template < typename Actor > x3U>5F@  
class do_while_actor :/$_eg0A  
  { <ty]z!B  
Actor act; L[nDjQn"  
public : 'xnI N u  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 7p!ROl^  
rx9y^E5T`;  
template < typename Cond > ?>V>6cDQ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; YjL'GmL<  
} ; [Pjitw/?  
v#s*I/kw  
a-F I`Dv  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 -nHkO&&R  
最后,是那个do_ [YODyf}M>\  
:O&jm.2m  
T2rBH]5  
class do_while_invoker iV#A-9  
  { kQd|qZ=:w  
public : :06.b:_  
template < typename Actor > /|H9Gm  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 3 4%B0  
  { ^LB]  
  return do_while_actor < Actor > (act); uH'?Ikx"  
} 8L_OH  
} do_; / bH2Z  
:Ru8Nm  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? %-K5sIz  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 84e8z{  
最后来说说怎么处理break和continue -z-yk~F  
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。 ;&}z L.!jo  
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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