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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda EYe)d+E*  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 >JN K06T  
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, qr5ME/)z  
h q5=>p  
Ihe/P {t]J  
/+FZDRf!r  
  class filler fz)i9D@  
  {  Bld%d:i  
public : Jk$XL<t  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} <Pg]V:=g'  
} ; \ 2Jr( ?U  
 (h"Yw  
oXCZpS  
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: EYwDv4H,g  
\u|8MEB  
8vN}v3HV&  
fO!S^<9,-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); T<p,KqH  
B{ i5UhxD  
W]8tp@  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Dxc`K?M   
S-FoyID\H  
\O]1QM94Y  
<K8$00lm  
二. 战前分析 ` ,B&oV>  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 e/;1<5tfj  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 4o:  
8&AHu  
8}Pd- .se  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); fk(l.A$  
  /* --------------------------------------------- */ 4:!KtpR[O  
vector < int *> vp( 10 ); #8 N9@  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 3@k;"pFa<  
/* --------------------------------------------- */ !Ua74C  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); R~-r8dWcw  
/* --------------------------------------------- */ G$ l>By  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 6B4s6  
  /* --------------------------------------------- */ vXUrS+~x  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); XxW~4<r  
/* --------------------------------------------- */ (t.pM P4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); yFt'<{z[nL  
cZ(7/Pl  
 b;!oPT  
}2sc|K^  
看了之后,我们可以思考一些问题: 8aCa(Xu(H  
1._1, _2是什么? y{Wtm7fnA  
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。 AHws5#;$6*  
2._1 = 1是在做什么? G0sg\]  
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。 C[j'0@~V:B  
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。  T)o)%Yv  
`jR= X  
@Q"%a`mKH  
三. 动工 &hmyfH&S  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ~lx5RTkp  
C9-90,  
S.o@95M   
z3IQPl^  
template < typename T > H6<\7W89y  
class assignment uJ S+;H  
  { }r&^*" 2=  
T value; A9lnQCsJ  
public : T-=sC=sS,  
assignment( const T & v) : value(v) {} -I1Ne^DZn4  
template < typename T2 > Pnb?NVP!^9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } j)Z3m @Ii5  
} ; YoD1\a|  
(r cH\   
Ez^U1KKOE7  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 /*Z ,i&eC  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment saOXbt(&  
u1y c  
XVi?- /2  
X*F#=.lh  
  class holder ]Mv.Rul?~  
  { I71kFtvcy*  
public :  ]A;zY%>  
template < typename T > xz dqE  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const iMnp `:*  
  { GXC:~$N  
  return assignment < T > (t); zJ42%0g  
} 7Rr(YoWa  
} ; C& 0iWY\a  
/nEh,<Y)  
]}/LNO*L"  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ;o;P2}zD  
Mn(:qQo^&`  
  static holder _1; brN:Ypf-e  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 oDp!^G2A"  
iARIvhfdi  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7O{c>@\  
而不用手动写一个函数对象。 /?l@7  
9)p VDS  
8W?/Sg`  
y\Z7]LHCqw  
四. 问题分析 #RK?3?wcr  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 |+//pGx  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 (3C6'Wt  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 3O<:eS~  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 t?9F2rh  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 x|l[fdm5  
9;u$a^R.  
五. 问题1:一致性 )*N]Q  
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?| }p0|.Qu9  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 50Z$3T  
n~ \"W  
struct holder BnH< -n_  
  { heiIb|z  
  // d?_Bll"  
  template < typename T > 5nIm7vlQm  
T &   operator ()( const T & r) const $L>tV='  
  { e!*d(lHKos  
  return (T & )r; fU_itb(  
} [QA@XBy6  
} ; 0qSd #jO  
AE1!u{  
这样的话assignment也必须相应改动: y5>859"h  
U3MfEM!x  
template < typename Left, typename Right > :(,uaX> {  
class assignment ny17(Y =  
  { xd\k;nq  
Left l; w> `3{MTQ  
Right r; j{EN %  
public : uWR\#D'  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} zzi%r=%r&  
template < typename T2 > bLoAtI  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } agX-V{l.  
} ; > Zo_-,  
-Cv:lJj  
同时,holder的operator=也需要改动: g*Nc+W](P>  
t{tcy$bw  
template < typename T > 9mkt.>$  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const po+>83/!oq  
  { ?!1K@/!  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); zC6,m6Dv  
} MIasCH>r  
^2OBc  
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。 U/&!F  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 xN0n0  
&AH@|$!E  
return l(rhs) = r; A!&p,KfT5+  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 2MmqGB}YcW  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: hZ-No  
UOH2I+@V  
template < typename Tp > 5+dQGcE@  
class constant_t Iq.*2aff+  
  { D1t@Y.vl  
  const Tp t; /\_`Pkd3m  
public : -:t<%]RfY  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} N~g @  
template < typename T > t8 g^W K  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const hv te)  
  { ,%e.nj9  
  return t; s QfP8}U  
} a)GL z  
} ; *A.E?9pL\  
%CJgJ,pk>  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 TO.?h!  
下面就可以修改holder的operator=了 ~]BxM9  
@ae;&  
template < typename T > #p}I 84Q  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const eAS~>|N#x  
  { ECqcK~h#E  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Y!* \=h6h  
} J2 {?P cs  
A~&Tp  
同时也要修改assignment的operator() ae( o:G  
H2`aw3  
template < typename T2 > xM}lX(V!w  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } vs;T}' O  
现在代码看起来就很一致了。 |H 0+.f;  
`sOCJ|rc5  
六. 问题2:链式操作 !q;EC`i#  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 LL@VR#n"V  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 J4!Om&\@  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 E]V:@/(M'  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 &S9Sl  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 9cud CF  
,2S w6u  
template < typename T > j+NOT`&  
struct result_1 (( F[]<?  
  { )| @'}k+  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Ol3$!x9  
} ; JaP2Q} &B  
X(kyu,w  
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: O0Y/y2d  
@SeE,<  
template < typename T > j4Ppn  
struct   ref We% -?l:"  
  { nBv|5$w:  
typedef T & reference; lR_ 4iyqb  
} ; =qiX0JT  
template < typename T > l/0TNOA  
struct   ref < T &> q\*",xZxwz  
  { !fUrDOM0E  
typedef T & reference; ~.7r  
} ; Y}%=:Yt  
v`evuJ\3  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: YqwDvJWX  
.q#2 op  
template < typename T > hGyi@0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const c<)C3v  
  { )]~'zOE_  
  return l(t) = r(t); OJe#s;oH  
} j/_@~MJBt  
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。 iHhoNv`MR  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 [4B.;MS(  
"?a(JC  
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 Rdao  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Es<id}`  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 } <; y,4f  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ,9Y{x  
最后的布局是: *kE2d{h^=C  
                Add 9v&{; %U  
              /   \ 4L\bT;dQ|.  
            Divide   5 zbn0)JO  
            /   \ !^BXai/  
          _1     3 L9[? qFp  
似乎一切都解决了?不。 <kIg>+  
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。 o!EPF-:  
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。 Qa~dd{?  
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: {tn%HK">  
.6S]\dp7~  
template < typename Right > +Z[(s!  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const /~*U'.V  
Right & rt) const aY7kl  
  { xB"o 7,  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); k @'85A`  
} w A<JJ_R  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 L/9f"%kZ  
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。 yEL^Y'x?  
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。 R06q~ >  
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。 Qag@#!&n  
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。 E8#r<=(m  
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? @*jd.a`  
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: 7RNf)nz  
i9fK`:)  
template < class Action > "pTyQT9P  
class picker : public Action "Wd?U[[  
  { 9NvV{WI-1  
public : 4jEPh{q  
picker( const Action & act) : Action(act) {} j&)"a,f  
  // all the operator overloaded J/Ki]T9  
} ; d54(6N%  
>Z ZX]#=I  
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。 0kP, Zj<  
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: &qqS'G*  
c!"&E\F  
template < typename Right > Rg~ ~[6G>  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const J@'}lG  
  { sI p q  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \AV6;;}&  
} l9 RjxO.~U  
Z=`\U?,  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > m5Gt8Z 6a  
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。 #UGm/4C  
bj^YB,iSM  
template < typename T >   struct picker_maker z OkUR9  
  { vG9A'R'P  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ,W"Q)cL  
} ; |NFX"wv:c<  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > >AIkkQT  
  { ]v96Q/a  
typedef picker < T > result; o<2H~2/  
} ; DP`$gd  
rQgRD)_%w  
下面总的结构就有了: zMasA  
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。 Zn&S7a>7  
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。 I8 Ai_^P  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 mf]1mG})  
至此链式操作完美实现。 g,/gApa  
|KFRC)g  
Q.: SIBP  
七. 问题3 Yy]^_,r  
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。 D/pc)3Ofe  
#MYhKySku  
template < typename T1, typename T2 > T1yJp$yD"  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z!o&};_j  
  { \9*wo9cV  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ImQ?<g8$  
} `Cy-*$$  
++ !BSQ e  
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: )HWf`;VQ  
@mM'V5_#  
template < typename T1, typename T2 > xv;'27mUt  
struct result_2 7kapa59  
  { v#i,pBj  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 2OFrv=F  
} ; .} <$2.  
 J5 PXmL  
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?  boAu  
这个差事就留给了holder自己。 NFpR jC?  
    w7}m T3p,)  
"F%w{bf  
template < int Order > ta\AiHm  
class holder; @#[<5ld  
template <> tpp. 9  
class holder < 1 > =9@{U2 =l  
  { 3n-~+2l  
public : 9fR`un)f}  
template < typename T > y\7 -!  
  struct result_1 3}{od$3G  
  { Yg@k +  
  typedef T & result; R<aF;Rvb5  
} ; ]H8,}  
template < typename T1, typename T2 > +$R4'{9q  
  struct result_2 h ,;f6  
  { #`R`!4  
  typedef T1 & result; )=6 |G^  
} ; $OMTk  
template < typename T > P+00wbx0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #=r:;,,  
  { "bZ {W(h  
  return (T & )r; t3%[C;@wB  
} FTvFtdY  
template < typename T1, typename T2 > j?sq i9#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .: ~);9kj  
  { RL0,QC)e#@  
  return (T1 & )r1; GZgu1YR  
} tVJ}NI #  
} ; D0Cs g39  
3dm lP2  
template <> ;`<uo$R  
class holder < 2 > ir^%9amh  
  { g_8Bhe"ik  
public : ;w,+x 7  
template < typename T > 8nn%wps  
  struct result_1 .*+?]  
  { tNf?pV77  
  typedef T & result; f S-(Kmh  
} ; >D20f<w(H  
template < typename T1, typename T2 > $|~YXH~O  
  struct result_2 f?)BAah  
  { y>}dKbCN  
  typedef T2 & result; S !Dq8  
} ; 3 D<s #  
template < typename T > dd4g?):  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3Z.<=D  
  { &K Ti[  
  return (T & )r; *h59Vaoc  
} {=n-S2%  
template < typename T1, typename T2 > 6`(x)Q9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const w6ZyMR,T  
  { Y>v(UU  
  return (T2 & )r2; bs{i@1$  
} !ER,o_T<  
} ; nk8jXZ"w  
,CACQhrng  
r9:Cq  
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> >。 2xy &mNx  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ?V6A:8t,  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: V'[Lqe,y  
]z5`!e)L  
return l(i, j) = r(i, j); [k)xn3[  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) $-4OveS~B  
v5J% p4  
  return ( int & )i; U/2]ACGCN^  
  return ( int & )j; h>>KH*dQ  
最后执行i = j; ]:Y@pZ  
可见,参数被正确的选择了。 (.6~t<DRv  
a "*DJ&  
8}9B*m  
&fH;A X.  
05_aL` &eb  
八. 中期总结 =2;2_u?  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Z x&gr|)}  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 0K/?8[#  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 alu3CE  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Q4;eN w  
>^mNIfdE^=  
!ho~@sc{W  
1eiV[z$?  
3{wr*L1%-~  
ySC;;k'  
九. 简化 )tc"4lp -  
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。 L< 3U)Gp  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 =3KK/[2M  
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: .9r+LA{  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ;IklS*p]  
  +-*/&|^等 V5 $J  
2. 返回引用。 <HReh>)[  
  =,各种复合赋值等 j SLC L'  
3. 返回固定类型。 y*i_Ec\h  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Ln~Z_!  
4. 原样返回。 GTvp)^ h  
  operator, ]`[r=cG  
5. 返回解引用的类型。 O3H~|R+^  
  operator*(单目) *dB^B5  
6. 返回地址。 Wz}DC7  
  operator&(单目) Dw\)!,,i7U  
7. 下表访问返回类型。 y_aKW4L+  
  operator[] gWlv;oq  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 NI(fJ%U  
  operator<<和operator>> 'FVh/};Y.D  
^.']-XjC  
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。 p72:oX\Q I  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: <Uz~V;  
L`$m<9w'  
template < typename Left > rgth2y]  
struct value_return hN(sz  
  { ^Rgm3?7  
template < typename T > wW5:p]<Y  
  struct result_1 {z":hmt  
  { dy>iIc>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; )HLe8:PG~  
} ; z&a%_ ]Q*  
;W ZA  
template < typename T1, typename T2 > gu'Yk  
  struct result_2 =P* YwLb  
  { irqNnnMGEa  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; `S&(J2KV  
} ; K6vF}A|  
} ; hqEn D  
PQ}q5?N  
RPb/U8  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait M$|r8%z1  
1h.Ypz u  
下面我们来剥离functor中的operator() YX||\  
首先operator里面的代码全是下面的形式: n veHLHvC7  
QfLDyJv`e  
return l(t) op r(t) &4g]#A>@  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) !8cS1(a  
return op l(t) H l'za  
return op l(t1, t2) <IiX_*  
return l(t) op f 7g?{M  
return l(t1, t2) op :?!kZD!  
return l(t)[r(t)] .f+ul@o  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] tS$^k)ZXip  
yJ(BPSt  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 6\8 lx|w  
单目: return f(l(t), r(t)); E=Z;T   
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); P!;%DI!<b  
双目: return f(l(t)); SV-M8Im73z  
return f(l(t1, t2)); QG~4 <zy  
下面就是f的实现,以operator/为例 egOZ.oV  
H;#3S<  
struct meta_divide =(!&8U9  
  { ^|h5*Tb  
template < typename T1, typename T2 > F*&A=@/3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) UIhU[f]  
  { Equj[yw%@  
  return t1 / t2; /h)_Q;35S;  
} p i ;,?p-  
} ; Idq &0<I  
BhO*Pfs  
这个工作可以让宏来做: 3<5E254N  
P>*B{fi^  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ m@|0iDS  
template < typename T1, typename T2 > \ #>I*c _-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ~Ibq,9i  
以后可以直接用 vDG AC'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) <W,M?r+  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 3~Qvp )~  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ?Cg",k'  
\KBE+yj  
~/R,oQ1!g}  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 O'<5PwhG  
{km~,]N  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^/K]id7 2  
class unary_op : public Rettype p2v+sWO  
  { 3^ct;gz  
    Left l; %kod31X3<  
public : g{t)I0xm  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} `s0`kp  
9Ai e$=  
template < typename T > X(sN+7DOV  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ts+S>$  
      { m7GM1[?r  
      return FuncType::execute(l(t)); X:aLed_{f  
    } K>!+5A$6i  
i,[S1g  
    template < typename T1, typename T2 > NU>'$s  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )<fa1Gz#^  
      { [8-. T4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 15o<'4|=Lm  
    } vG`;2laY  
} ; /7s^OkQ  
tWBfIHiha  
Y|*a,H"_  
同样还可以申明一个binary_op OGDCC/  
MF7q*f  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5Op|="W.  
class binary_op : public Rettype f!|$!r*q  
  { 3Pj#k|(f[0  
    Left l; 7P& O{tl(  
Right r; ({"jL*S,q  
public : kOu C@~,  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \`FpBE_e)  
KdBE[A-1^M  
template < typename T > EWcqMD]4u  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x] e &G!|  
      { )SX2%&N  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); @-L4<=$J  
    } Cb`2"mpWS  
X9|={ng)g#  
    template < typename T1, typename T2 > +,"O#`sy<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S:.Vt&+NJ  
      { <)f1skJsP  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); - &AgjzN!  
    } 12D>~#J  
} ; Ys+2/>!  
u$vA9g4  
4[& L<D6h  
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 m %=] j<A  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 |a>W9Ym  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) +7`7cOqXg  
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。 '@jP$6T&  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! D-v}@tS'  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 jcC "S qL  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 uR;m<wPH,f  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) d*M:P jG@  
下面是修改过的unary_op E`M, n ,  
Wu{cE;t  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > vs*Q {  
class unary_op ##_`)/t,  
  { ^]{)gk8P~2  
Left l; []\=(Uc;  
  ?}mbp4+j[  
public : q_J)68BR  
 qHU=X"rn  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4!l%@R>O2  
2@W'q=+0  
template < typename T > 2. t'!uwI  
  struct result_1 =!?4$vW  
  { ['`Vg=O.{  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; h'wI  
} ; JBvMe H5  
qm!&(8NfK  
template < typename T1, typename T2 > ?y1G,0,  
  struct result_2 dTATJ)NH  
  { p+ki1! Ed  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .huk>  
} ; c9uln  
9'{i |xG  
template < typename T1, typename T2 > (**k4c,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oP%'8%tk  
  { ?Dr_WFNjO  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); _e9S"``  
} +nOa&d\  
bb@3%r|_<  
template < typename T > [k<w'n*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JSCZX:5  
  { )<>1Q{j@  
  return OpClass::execute(lt(t)); EN\ uX!  
} (mR ;MC  
v 7g?  
} ; DJ]GM|?  
5N5Deb#V  
V1d{E 0lM  
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 %F.^cd"  
好啦,现在才真正完美了。 I<&(Dg|XQ  
现在在picker里面就可以这么添加了: JKJ+RkXf3  
!! \O B6  
template < typename Right > It@1!_tO2  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const MlVVST  
  { W "}Cfv  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); &B c$8ZR  
} 5Mb5t;4b  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 *~b}]M700  
xnp5XhU  
k X1#+X  
}Q<c E$c  
q_G O;-b{  
十. bind IXJ6w:E  
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。 /,`40^U}  
先来分析一下一段例子 C5ia9LpRX  
V`,tu `6  
9Q.}jV  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ww^!|VVa  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 &>KZ4%&?  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 0Xe?{!@a  
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。 o;^k"bo6   
我们来写个简单的。 wq6.:8Or-]  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: [<!4 a  
对于函数对象类的版本: XW2{I.:in>  
'xn3g;5  
template < typename Func > kbR!iPM-;  
struct functor_trait 8 FJ>W.  
  { m0$~O5|4  
typedef typename Func::result_type result_type; -h|YS/$f  
} ; RY\[[eG  
对于无参数函数的版本: ! ,v!7I  
zF-M9f$_PY  
template < typename Ret > FKVf_Ncf%  
struct functor_trait < Ret ( * )() > A2xfNY<  
  { 1#OM~v6B  
typedef Ret result_type; 4!,`|W1  
} ; c c^I9g~  
对于单参数函数的版本: U5f<4I  
:}[RDF?  
template < typename Ret, typename V1 > 9D+B~8[SQ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > HZ8k%X}1  
  { /^jV-Z`  
typedef Ret result_type; w<54mGMOLr  
} ; l^WPv/}?  
对于双参数函数的版本: /P}Wp[)u  
F%s'R 0l  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > NMCMY<o  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > _go1gf7  
  { /OaW4 b$Tz  
typedef Ret result_type; #sg^l>/*  
} ; m~x O;_m  
等等。。。 6t0-u~  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy )8244;  
*^WY+DV  
template < typename Func > 017(I:V?(:  
struct func_return 7Ns1b(kU  
  { _1sjsGp>  
template < typename T > /#]4lFk:h  
  struct result_1 b+DBz}L4  
  { `N,q~@gL  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1TIP23:  
} ; >qT4'1S*g  
Fb:Z.  
template < typename T1, typename T2 > ^7zXi xp  
  struct result_2 54geU?p0  
  { '*XX|\.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; g,,'Pdd7Pn  
} ; $RJpn]d j  
} ; ? 016  
N%K%0o-  
s<;kTReA  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 MNzWTn@  
<dAD-2O+  
template < typename Func, typename aPicker > q/N1q&  
class binder_1 /A{/  
  { 6k%Lc4W  
Func fn; ,f(:i^iz!  
aPicker pk; %=t8   
public : 4#c-?mh_  
WdvXVF  
template < typename T > Vr1yj  
  struct result_1  zG0191f  
  { q8 _8rp-@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; <JyF5  
} ; d4]9oi{}  
kTQvMa-X9D  
template < typename T1, typename T2 > OU /=wpt  
  struct result_2 iXJ3B&x  
  { X u+^41  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; v[UrOT:  
} ; /O$7A7Tl  
6 $k"B/k  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} S~+er{,ht4  
FO/ [7ZH  
template < typename T > 8U$(9X  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ),u)#`.l G  
  { ]@rt/ eX  
  return fn(pk(t)); }+wvZq +c  
} -ghmLMS%t  
template < typename T1, typename T2 > 5 ?{ytNCY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u}:p@j}Zv  
  { F CbU> 1R  
  return fn(pk(t1, t2)); dQkp &.  
} Q Jnji  
} ; 2xx  
c<c"n'  
HT: p'Yyi  
一目了然不是么? *sPG,6>  
最后实现bind j0F'I*Z3  
'q:t48&  
ff3HR+%M  
template < typename Func, typename aPicker > 0:SR29(p1  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 3cH`>#c  
  { MkCq$MA  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);  erW[q  
} mTsl"A>  
X-$\DXRIo  
2个以上参数的bind可以同理实现。 s,*kWy"jp  
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。 6L)]nE0^  
jwe^(U  
十一. phoenix tU :,s^E"#  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 8>KBh)q  
"yo~;[  
for_each(v.begin(), v.end(), (r]3tGp  
( _K#LOSMfj/  
do_ :nPLQqXGQ  
[ pg4J)<t#  
  cout << _1 <<   " , " X^!1MpEQ  
] {#]vvO2~$  
.while_( -- _1), ,8vqzI  
cout << var( " \n " ) r{Cbx#;  
) H1bPNt63  
); @0 mR_\u\  
=%\y E0#  
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: !4blX'<w  
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 i3s,C;7[2  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 L#|, _j=9  
那么我们就照着这个思路来实现吧: yl#(jb[?1  
5^}"Tn4I  
ycr\vn t  
template < typename Cond, typename Actor > =mq02C~y  
class do_while 7P!Hryy  
  { k^vsQ'TD  
Cond cd;  @o g&l;  
Actor act; IQ`#M~:  
public : ^-24S#KE  
template < typename T > <1L?Xhoc6  
  struct result_1 +frkC| .  
  { mqx#N%  
  typedef int result_type; .8O.  
} ; DAPbFY9  
%e71BZo~^s  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} YjT7_|`(]  
j?YZOO>X  
template < typename T > z TM1 e  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b/I_iJ8t  
  { *s"dCc  
  do Pz/bne;=  
    { X;hV+| Bo  
  act(t); %O! ~!'  
  } <![]=~z $  
  while (cd(t)); k70o=}  
  return   0 ; Jp0*Y-*Y  
} 0rjH`H]M  
} ; UZ`GS$D@  
+-VkRr#  
%]zaX-2dm!  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). (eOzntp8  
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。 ,Qd;t  
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。 4Hk eXS.  
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。 <yxEGjm  
下面就是产生这个functor的类: POl[]ni=>  
$Eo)i  
!D_Qat  
template < typename Actor > C|@6rr9TA  
class do_while_actor mo$`a6[h<  
  { |BO!q9633V  
Actor act; ]4$t'wI.  
public : ?0U.1N  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ?0{8fGM4  
KXAh0A?&+  
template < typename Cond > exn Fy-  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ^o*$OM7x  
} ; EEU)eltI  
?3x7_=4t@  
"-pQL )f  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 }AZ0BI,TI  
最后,是那个do_ aMxg6\8  
Q1?0R<jOU  
k4:e0Wd  
class do_while_invoker 'mH9 O  
  { )o:%Zrk  
public : /MErS< 6  
template < typename Actor > +E{'A7im8=  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const jlf.~ vt  
  { xUiSAKrcM  
  return do_while_actor < Actor > (act); c%5G3j  
}  &Ow[  
} do_; z/B[quSio  
K KPQ[3g  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Y6>@zznk  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 J`&*r;""V  
最后来说说怎么处理break和continue 3XCePA5z  
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。 (zVT{!z  
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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