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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda #k[Y(_  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 \ H#"  
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, a5/Dz&>j6  
G]{^.5  
|n^rI\ p%  
.g?D3$|K  
  class filler >yVp1Se  
  { cYXL3)p*Q  
public : bUds E 1f  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} e Qk5:{[  
} ; ?RW1%+[  
DrbjklcUU  
1o_6WU  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: g \ou+M#  
kbJ4CF}H  
*B84Y.df  
M*C1QQf\N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Q04 `+Vr  
qJ<l$Ig  
wp5H|ctl  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 dV16'  
y y[Y=  
YU!s;h  
BjA$^i|8  
二. 战前分析 5uOz#hN  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 mdo$d-d&  
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 4sW~7:vU  
:z *jl'L  
x9S9%JG :  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); z#rp8-HUDS  
  /* --------------------------------------------- */ ;>;it5 l=  
vector < int *> vp( 10 ); "Nz@jv?  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); >oaL-01i  
/* --------------------------------------------- */ o^MoU2c  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ZU;jz[}  
/* --------------------------------------------- */ zSu,S4m_;  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); wXKt)3dmu  
  /* --------------------------------------------- */ TJ_6:;4,|_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); '#e T  
/* --------------------------------------------- */ {E7STLQ_%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); H SGz-  
,A)Z .OWOq  
/L5:/Z  
q_mxZM ->  
看了之后,我们可以思考一些问题: 3-)}.8F  
1._1, _2是什么? uPxjW"M+  
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。 DL,]iJm  
2._1 = 1是在做什么? TIR Is1  
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。 (<-m|H};  
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。  pn) {v  
mEkYT  
w`3.wALb  
三. 动工 (d (>0YMv  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: eT]*c?"  
=dQ/^C_hj  
4\g[&  
!^v~hD$_q  
template < typename T > z|Yt|W  
class assignment @A(jo32  
  { C5$?Y8B3  
T value; -P&uY`  
public : [9:";JSl"Y  
assignment( const T & v) : value(v) {} <h}x7y?  
template < typename T2 > xU}J6 Tv  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } R*XZPzg%  
} ; yF%e)6  
L/I ] NA!U  
Dl AwB1Ak  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 +Ar4X-A{y  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment K[ S>EITr  
+DR{aX/ll  
o)x&|0_  
n:b,zssP  
  class holder t~nW&]E  
  { %+;l|Z{Uf  
public : 5,V*aP  
template < typename T > z"QXPIXPk  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const yLK %lP  
  { &0"*.:J9  
  return assignment < T > (t); fwMYEj  
} Ro<x#Uo  
} ; qPWf=s7!  
:}/\hz ,  
rc~)%M<[2  
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: ;OD-?bC  
QD%6K=8Q  
  static holder _1; >!{8)ti  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 aNQ(xiskb  
{?EmO+![}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |$ZS26aYw}  
而不用手动写一个函数对象。 m}zXy\  
a? PH`5O  
+7n vy^m  
pGy k61  
四. 问题分析 *yo'Nqu  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 p9mGiK4!  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Q)qJ6-R|HD  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ^Jdg%U?  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 #o9CC)q5G  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 >i.$s  
jO|`aUY Tf  
五. 问题1:一致性 `T ^0&#  
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?| 7!FiPH~kM  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Q u7ML]e?z  
es\ qnq  
struct holder |TkicgeS  
  { pY&dw4V  
  // ?hR0 MnP  
  template < typename T > -vk/z+-^!  
T &   operator ()( const T & r) const GK6CnSV8d  
  { UX.rzYM&T  
  return (T & )r; Kxeq Q@  
} Tyb'p9  
} ; riaL[4c  
,1lW`Krx  
这样的话assignment也必须相应改动: :?m"kh ~  
-eS r  
template < typename Left, typename Right > 9f5~hBlo  
class assignment 1&7?f  
  { O:RN4/17  
Left l; ) =x4+)9  
Right r; 589fr"Ma,6  
public : j \d)#+;  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Zy:q)'D=  
template < typename T2 > K V?+9qa,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } @Gw]cm  
} ; O&~ @ior  
nmE H/a  
同时,holder的operator=也需要改动: QQS "K g  
yv>uzb`N  
template < typename T > i.?rom  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const wN/v-^2  
  { DAORfFG74  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); u(? U[pe[  
} bJR\d0Z  
k]RQ 7e  
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。 7v0VZ(UR  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 wgvCgr<  
l=S!cj;  
return l(rhs) = r; P *PJ  
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。 :P+7ti@  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: f4NN?"W)  
)"M;7W?R0  
template < typename Tp > XtBEVqrhi  
class constant_t j> dZ26 >N  
  { yT7{,Z7t  
  const Tp t; ,pf\g[tz  
public : h<PS<  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 85] 'I%gT  
template < typename T > &G\C[L  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ;b=7m#5  
  { Jcs /i  
  return t; vQnhb %  
} %]tW2s"  
} ; k*F9&-rtN  
a[sdYZ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 S==0/  
下面就可以修改holder的operator=了 dXsL0r*c  
~ Hj c?*  
template < typename T > +2Aggv>*  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ;G"!y<F  
  { jO*H8 XO  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Qx!Bf_,J  
} )qFqf<:yc  
*p0n^XZ% ?  
同时也要修改assignment的operator() w( @QRd{  
Fy$ C._C$  
template < typename T2 > ];g ~)z  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } QqBQ[<_  
现在代码看起来就很一致了。 <pS#wTsN4%  
|Dq?<Ha  
六. 问题2:链式操作 ) R\";{`M  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 r8czDc),b  
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。 \RFA?PuY  
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。 /; 21?o  
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。 &f?JtpB  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct o@aXzF2  
PG|Zu3[  
template < typename T > Py+ B 2G|  
struct result_1 M;KeY[u  
  { u3 &# UN  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; BZXee>3"  
} ; t 0p  
'9<8<d7?  
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: r4K%dx-t  
HyYJ"54  
template < typename T > q_BMZEM  
struct   ref j0 Os]a  
  { 4@a/k[,  
typedef T & reference; J^~J&  
} ; 3(.Y>er%U  
template < typename T > k{ZQM  
struct   ref < T &> [W <j  
  { MD,BGO?C  
typedef T & reference; 9j5Z!Vsy  
} ; b#t5Dve  
XQ}7.u!  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Fy.!amXu  
N"~P$B1 X  
template < typename T > 8/u kzY1!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const KR hls"\1  
  { "(';UFa  
  return l(t) = r(t); XZ8]se"C  
} /@DJf\`vM  
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。 $h=v ;1"  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 vJx( lU`Y  
(gcy3BX;  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 |&bucG=  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: WBzPSnS2  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 L` rrT   
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 EgzdRB\Cf  
最后的布局是: {sq:vu@NC  
                Add a/%qn-i|p  
              /   \ "#f5jH  
            Divide   5 -h8Z@r~a/  
            /   \ 6D{70onY+  
          _1     3 uX1{K%^<TW  
似乎一切都解决了?不。 ,eqRI>,\  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 X?`mYoe  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 M%SNq|Lo  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: nKTi"2dm  
a785xSUV  
template < typename Right > v`6vc)>8  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const !l6ht {  
Right & rt) const Ru);wzky  
  { @bnw$U`+  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &{q'$oF  
} 6IJ;od.\b$  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 r.=.,R  
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。 eOZ~p  
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。 8N<m V^|}  
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。 $!\L6;:  
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。 .I^Y[_.G  
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? -Wre4 ^,v  
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: 7.kH="@  
%S>6Q^B  
template < class Action > C 8d9 (u  
class picker : public Action PdRDUG{Jy  
  { rj1%IzaXU^  
public : |0_5iFAB|  
picker( const Action & act) : Action(act) {} RyWfoLc  
  // all the operator overloaded YnCuF0>  
} ; {e., $'#  
`sd H q  
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。 Vk76cV 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: N7;kWQH  
h 3  J&  
template < typename Right > AthR|I|8  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Ch~y;C&e+r  
  { ^ $N3.O.  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); yv)-QIC3  
} /7-FVqDx8  
'Q.5` o  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 0AhUH| ]  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 0p\Kf(|E*6  
'RV wxd  
template < typename T >   struct picker_maker A43[i@o  
  { Kc>Rd  
typedef picker < constant_t < T >   > result; p DU+(A4>  
} ; VArMFP)cz  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > )"E1/$*k  
  { cf%2A1I2W  
typedef picker < T > result; zYftgH_o  
} ; +)_DaL E  
FIQHs"#T  
下面总的结构就有了: (^<skx>  
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。 =#&+w[4?&.  
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。 N)KN!!  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 T@n};,SQ  
至此链式操作完美实现。 ;YBk.} %  
9h6siK(F  
 4NIb_E0  
七. 问题3 aq(i^d  
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。 8>X]wA6q  
xBqZ: BQ  
template < typename T1, typename T2 > G12o?N0p  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4'N 4,3d$  
  { _+%p!!  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); T[J8zL O  
} "VMb1Zhf  
nD=N MqQ &  
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: =%b1EY k  
F9q!Upr_+  
template < typename T1, typename T2 > LftGA7uGJ)  
struct result_2 Ve40H6 Ox  
  { ]2iEi`"[  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;  SxX  
} ; ;g<y{o"Q3p  
OgCNq W d-  
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? bhfC2@  
这个差事就留给了holder自己。 N#X* 0i"  
    i> {0h3Y  
UcB2Aauji  
template < int Order > w+XwPpM0.n  
class holder; YH{n   
template <> %+C6#cj  
class holder < 1 > )k4&S{=  
  { iN5[x{^t  
public : uME_/S uO  
template < typename T > Z07n>|WF-  
  struct result_1 KJt6d`ZN  
  { (:}}p}u  
  typedef T & result; X0LC:0+  
} ; Yv"B-oy  
template < typename T1, typename T2 > q3GkfgY  
  struct result_2 ,lb}&uZo  
  { ]Z [0xs  
  typedef T1 & result; hE4qs~YB!  
} ; ^Qxv5HS2  
template < typename T > )X8N|W>vh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !'Hd:oD<  
  { =RofC9,  
  return (T & )r; m RC   
} 0XA0 b1VX  
template < typename T1, typename T2 > yFTN/MFt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]Z*B17//  
  { <s'0<e!./t  
  return (T1 & )r1; 65rf=*kz:  
} TW1#'G_#  
} ; LeNSjxB  
s Dsq:z  
template <> 7{NH;U t  
class holder < 2 > C87 9eeJ  
  { @r\{iSg&g.  
public : q/qig5Ou  
template < typename T > G"Hj$  
  struct result_1 :_o^oi7G  
  { oZi{v]4  
  typedef T & result; U/h@Q\~U  
} ; Qp>Z&LvC5  
template < typename T1, typename T2 > #jPn7  
  struct result_2 5>~D3?IAd  
  { ? Q"1zcX  
  typedef T2 & result; ?0lz!Nq'S  
} ; 9H+Q/Q*-a  
template < typename T > }|Bs|$q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :b;`.`@KL_  
  { g3(LDqB'.  
  return (T & )r; ^^*Ia'9   
} ZM [Z9/S8  
template < typename T1, typename T2 > ciFqj3JS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0(o.[% Ye  
  { h]j>S  
  return (T2 & )r2; ;f} ']2  
} 6S0Gjekr  
} ; A!R'/m'VG  
c Ze59  
kX+98?h-C  
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> >。 aF>&X-2  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 9VSi2p*  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 'p[B`Ft3F  
\[ 4y  
return l(i, j) = r(i, j); 0: B%,n UM  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Sar1NkD#  
.=9d3uWJ/  
  return ( int & )i; 4`") aM  
  return ( int & )j; S,vdd7Y  
最后执行i = j; r Cb#E}  
可见,参数被正确的选择了。 (D{J|  
(ki= s+W-  
0!tuUn  
rU 1Ri  
ACpecG  
八. 中期总结 QuC_sFP10  
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: 8O[l[5u&  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 be?Bf^O>  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 5gb:,+  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor uJ0Wb$%  
}^^c/w_  
flOXV   
R]0`-_T  
FW{K[km^P  
XC O8A\  
九. 简化 vb}c)w dp?  
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。 dEW= V"W  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 mmy/YP)  
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: v7%}ey[  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 J|<C;[du>  
  +-*/&|^等 Np/vPaAk  
2. 返回引用。 U=5~]0g  
  =,各种复合赋值等 (*AJ6BQWa  
3. 返回固定类型。 "{zqXM}:C  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ImbA2Gcs  
4. 原样返回。 ;^|):x+O  
  operator, 6{yn;D4  
5. 返回解引用的类型。 <5}j(jxz}  
  operator*(单目) : t /0  
6. 返回地址。 aX Ie  
  operator&(单目) xC}'"``s  
7. 下表访问返回类型。 @#;*e] 1a  
  operator[] \C4wWh-A  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 <2~DI0pp(  
  operator<<和operator>> .i^ @v<+  
:[0)Uu{  
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。 9~jS_Y)"  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 1qBE|PwBp  
'pB?  
template < typename Left > JVr8O`>T  
struct value_return 14*6+~38m&  
  { =&(e*u_  
template < typename T > y,w_x,m  
  struct result_1 &>QxL d#  
  { )<qL8#["U  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; [jrfh>v  
} ; Gl[1K/,*  
XL'\$f  
template < typename T1, typename T2 > yB 'C9wEH  
  struct result_2 {dn:1IcN  
  { l}&2A*c.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; M0OIcMTv  
} ; k4E9=y?  
} ; ,s2C)bb-  
Kf_xKW)^  
$`lm]} {&  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait \,r* -jr  
0j 8`M"6  
下面我们来剥离functor中的operator() afzx?ekdF  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ?e,:x ]\L  
Ge7B%p8  
return l(t) op r(t) W1Ye+vg/s  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ,+I]\ZeO  
return op l(t) %s^1de  
return op l(t1, t2) n$9Xj@  +  
return l(t) op E&5S[n9{3  
return l(t1, t2) op o wb+,Gk(  
return l(t)[r(t)] ^7Z;=]8J  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] WWo"De@  
e,lLHg  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ]E'?#z.t  
单目: return f(l(t), r(t)); !nlr!+(fV  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); xEeHQ7J  
双目: return f(l(t)); 7AWq3i{  
return f(l(t1, t2)); PN:`SWP  
下面就是f的实现,以operator/为例 .k +>T*c{  
r adP%W-U  
struct meta_divide UBk:B  
  { c;06>1=wP5  
template < typename T1, typename T2 > OK YbEn#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) %d%?\jVb  
  { )VqPaKZl  
  return t1 / t2; E'5KJn;_7  
} 3d4A~!Iz  
} ; O'{kNr{u  
lnLy"f"zV  
这个工作可以让宏来做: 9Oo`4  
GlRjbNW?Q  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 'cQ,;y  
template < typename T1, typename T2 > \ +{C)^!zBK  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; d 2^/  
以后可以直接用 K_-m:P  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) hZ!kh3@:`  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 H)EL0 Kv/  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) GIn%yB'  
{2q0Ko<  
8eYEi  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 =tP^vgfQ  
 + #E?)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /e*fsQ>M:  
class unary_op : public Rettype #y[omla8  
  { c h((u(G  
    Left l;  7Z<GlNv  
public : (n7{?`Yid  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} MNb9~kM  
x$D^Bh,  
template < typename T > 9yWf*s<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I,HtW),  
      { e6 x#4YH  
      return FuncType::execute(l(t)); /e^) *r  
    } )N607 Fa-  
5MKM;6cA&p  
    template < typename T1, typename T2 > 2oRwDg&7|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z!18Jh  
      { nZ (wfNk  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); TW70z]B  
    } [{Q$$aV1  
} ; pV_zePyOn  
:N"&o(^  
D .LR-Z  
同样还可以申明一个binary_op [@8po-()L  
kWy@wPqms  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > b-#lKW so  
class binary_op : public Rettype D6+3f #k6  
  { "5O>egt  
    Left l; CR%h$+dzy  
Right r; v+`'%E  
public : R5(([C1  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }4H}*P>+  
WBkx!{\z  
template < typename T > r]D U  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aR('u:@jHi  
      { -)3+/4Q(  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); bZ OCj1  
    } -1d*zySL  
T!>hPg  
    template < typename T1, typename T2 > )b>misb/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F4WX$;1  
      { V45adDiZ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); / x$JY\cq`  
    } kR^h@@'F"  
} ; )T^w c:  
[rK`BnJX  
^blw\;LB  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 DI2e%`$  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ls!A'@J  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) !Ko>   
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。 !G0Mg; ,  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! VwZ~ntk  
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。。。 VNIl%9:-l  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Q^nf D  
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) cfa1"u""e  
下面是修改过的unary_op B@0#*I Rm  
~>lqEa  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > "VSx?74q  
class unary_op 9+s&|XS*  
  { YM'4=BlJHv  
Left l; CI$z+ zN  
  X;GU#8W  
public : SJMbYjn0J  
3W_7xLA  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} cSV&p|  
uL1lB@G@  
template < typename T > II.: k.D`  
  struct result_1 zNoFM/1Vb  
  { $qdynKK  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; *?HoN;^  
} ; HF_8661g  
kh2TDxa&  
template < typename T1, typename T2 > J` GL_@$q  
  struct result_2 $,U/,XA {E  
  { Tq?Ai_  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; q Tdwi?j_  
} ; { AYW C6Y  
F;}JSb"  
template < typename T1, typename T2 > 7H{1i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jG;J qT  
  { NW`.7'aWT  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ,(K-;Id4  
} 0;">ETh=  
at@tS>Dv  
template < typename T > R#;xBBt8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &?H$-r1/?V  
  { 7Vh  
  return OpClass::execute(lt(t)); w)@Wug  
} S\:+5}  
1 Ga3[ g  
} ; R5^6Kwu  
tUc<ExvP,  
M."/"hV`-  
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 ([>__c/Nd  
好啦,现在才真正完美了。 J9*;Bqzim  
现在在picker里面就可以这么添加了: 7_l Wr  
uyB2   
template < typename Right > `Ng Q>KV!  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const _LC*_LT_  
  { v G\J8s  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 5=|h~/.k  
} 7I"~a<f0X`  
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。 5o>`7(t`  
rM A%By^L-  
[w@S/K[_|  
GU2TQx{V  
W4d32+V  
十. bind _",(!(  
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。 L@6]~[JvP  
先来分析一下一段例子 KhB775  
eUB!sR%  
O)VcW/  
int foo( int x, int y) { return x - y;} *Ic^9njt  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 UhS:tT]7  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 $o5i15Oy.  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 l:UKU!  
我们来写个简单的。 0{bl^#$f  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Er~KX3vF  
对于函数对象类的版本: +ynhN\S$/  
wyB]!4yy,  
template < typename Func > eQ#i.%   
struct functor_trait >L4F'#I  
  { 8&"Jlz |  
typedef typename Func::result_type result_type; l$9k:#\FD  
} ; _&V,yp!|  
对于无参数函数的版本: FVrB#Hw~  
nf"#F@dk  
template < typename Ret > +<[q"3  
struct functor_trait < Ret ( * )() > uE9,N$\L_  
  { E\s1p: %  
typedef Ret result_type; y _"V=:  
} ; ROQ]sQpk  
对于单参数函数的版本: a_5s'Dh  
{O y|c  
template < typename Ret, typename V1 > t7x<=rW7u  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > a}FyJp  
  { 6#CswSpS  
typedef Ret result_type; #vyf*jPr  
} ; cw 2!V@  
对于双参数函数的版本: 54>0Dv??H  
O]=jI  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 1aRTvaGo  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > W& 0R/y7  
  { \l /}` w  
typedef Ret result_type; *|\bS "  
} ; bs ~P  
等等。。。 C@`#@1X  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Icg-rwa<Z  
K\U`gTGc  
template < typename Func > IMqe(  
struct func_return [iq^'E  
  { E#rQJ  
template < typename T > vMou`[\WlJ  
  struct result_1 ,s 3|  
  { p+]S)K GZw  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ANw1P{9*  
} ; Q2m[XcnX  
m6BUKX\m  
template < typename T1, typename T2 > ~210O5^  
  struct result_2 L$OZ]  
  { ^\O*e)#*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Y"8@\73(R  
} ; mm: TR?^  
} ; TCyev[(  
o<!H/PN  
T2w4D !  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ZOV,yuD{8{  
)$E){(Aa  
template < typename Func, typename aPicker > v0 :n:q  
class binder_1 A9BoH[is7  
  { qfJ2iE|o2.  
Func fn; dyn)KDS  
aPicker pk; eUN aq&M  
public : :3Q:pKg  
>KrI}>!9r  
template < typename T > IW<rmP=R&  
  struct result_1 1K@ieVc  
  { \os"w "  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3<$Ek3X  
} ; o}KVT%}  
)yig=nn  
template < typename T1, typename T2 > dE,E,tv  
  struct result_2 7!jb  
  { |Ol29C$@|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^|Fy!kp  
} ; _dk[k@5W{'  
&&C70+_po  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} G^dp9A  
Ij4q &i"  
template < typename T > Posz|u<x  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ss 5@n  
  { de W1>yh^_  
  return fn(pk(t)); ]FVJQS2h  
} 0g: q%P0  
template < typename T1, typename T2 > }1 qQ7}v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (nB[aM  
  { cb)7$S  
  return fn(pk(t1, t2)); ,iao56`E  
} |-S!)iG1V  
} ; *> nOL  
bskoi;)u  
p#P<V%  
一目了然不是么? QjSWl,{ $D  
最后实现bind #b428-  
1ds4C:M+<  
4pT^ *  
template < typename Func, typename aPicker > MFa/%O_*  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) zC)JOykI%  
  { oc,I, v  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); l([aKm#  
} /"La@M37  
W3UxFs]$  
2个以上参数的bind可以同理实现。 T:{&e WH  
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。 =ZURh_{xV  
]}b  
十一. phoenix tTTHQ7o*BD  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: |X>'W"Mn  
dYD;Z<l  
for_each(v.begin(), v.end(), b?`2LAgn  
( #|je m   
do_ $6UU58>n  
[ ; ,sNRES3  
  cout << _1 <<   " , " m0^ "fMV  
] %(&ja_oO  
.while_( -- _1), 8~Zw"  
cout << var( " \n " ) %JSRC<,a  
) O(%6/r`L,k  
); +i!HMyM  
Gu$J;bXVj  
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: e6_8f*o|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 pEcYfj3M  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 2C:u)}R7D  
那么我们就照着这个思路来实现吧: r{r~!=u  
Hm>cKPZ)  
D%3$"4M7!  
template < typename Cond, typename Actor > w]qM  
class do_while KZg2`8F   
  { z0+JMZ/  
Cond cd; g9 ^\Q Yh!  
Actor act; S{l)hwlE  
public : Q.Nw#r+m  
template < typename T > :atd_6   
  struct result_1 Iv 3O8 GU  
  { QpQ2hNf  
  typedef int result_type; ~xY"P)(x;  
} ; zOSUYn  
1QA/ !2E  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} B6&[_cht  
~x9J&*zxM  
template < typename T > 1o\2\B=k{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Heh&;c  
  { Jy}~ZY  
  do 6 L4\UT r  
    { <?IDCOt ?  
  act(t); %E@o8  
  } m_Ed[h/I  
  while (cd(t)); tik*[1it  
  return   0 ; &D[M<7T  
} 3YLfh`6  
} ; hY{4_ie=8  
YC 4c-M  
FEu}zt@  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). u{=h%d/  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ~cp=B>*(  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 3 xW:"  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 T'7>4MT(  
下面就是产生这个functor的类: jEQ_#KKYJ  
E<-W & a}  
zP0<4E$M`  
template < typename Actor > 4$vUD1('  
class do_while_actor v7@"9Uw}  
  { ^kcuRJ0*$  
Actor act; [g@qZ5I.  
public : ZG H 7_K  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} A3 TR'BFw-  
0B9FPpx?:  
template < typename Cond > %KO8 i)n  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 8wd["hga<%  
} ; 9+m>|"F0  
|7,$.MK-@  
[-l>f P0  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ~DxuLk6 s  
最后,是那个do_ (T2HUmkQ6  
"Y^Fn,c  
"dv\ 9O  
class do_while_invoker 7^rT-f07  
  { @eBo7#Zr  
public : \M.?*p  
template < typename Actor > 9HN&M*}  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const :tFc Pc'  
  { yO8@.-jb  
  return do_while_actor < Actor > (act); J| &aqY  
} -,/6 Wn'j  
} do_; # {k$Fk  
@(=?x:j  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? tq}sedYhee  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 >#r0k|3J^J  
最后来说说怎么处理break和continue * wqR.n?  
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。 _G-6G=q  
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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