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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda KiCZEA  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 <QszmE  
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, 8n2* z  
LkNfcBa_  
Mu{mj4Y{  
E!ZDqq  
  class filler v&uIxFCR  
  { JRl8S   
public : ayC*n'  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ;/e!!P]jP  
} ; A03PEaZO  
fC(lY4,H3R  
ko  ~iDT  
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: } |sP;Rpu  
*D`,z3/*  
~L4"t_-  
qQVqS7 t  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); CZ1 tqAk-  
u wf3  
d~28!E+  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Hm4lR{A  
#%+IU  
g ,Q!F  
{Y\hr+A  
二. 战前分析 ,`H=%#  
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。 Ue-HO  
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 XFd[>U<X  
sRY: 7>eg  
@ZT25CD  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +mAMCM2N  
  /* --------------------------------------------- */ }g(aZ  
vector < int *> vp( 10 ); ?#]c{Tlpz  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); >5]Xl*{H)  
/* --------------------------------------------- */ vA+RZ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); `W|2Xi=^5  
/* --------------------------------------------- */ "7gS*v,r  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ;'cv?3Y  
  /* --------------------------------------------- */ Lu-owP7nB  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); @NX^__ sa  
/* --------------------------------------------- */ MA"iM+Ar  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); U:8^>_  
6G1Z"9<2*  
@dcW0WQ\  
qf7.Sh  
看了之后,我们可以思考一些问题: C'mmo&Pd  
1._1, _2是什么? s-k-|4  
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。 eW\_9E)cY  
2._1 = 1是在做什么? ir/2/ E  
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。 ~\XB'  
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。 - FE)  
x6F\|nb  
!.p!  
三. 动工 @Z.Ne:*J  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: iiRK3m  
ZZlR:D  
[i&z_e)  
9E (>mN  
template < typename T > cL=P((<K?  
class assignment RV&2y=eb  
  { G#l zB`i  
T value; 9:@os0^O  
public : |5g*pXu{  
assignment( const T & v) : value(v) {}   I]  
template < typename T2 > :G}tvFcOAF  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } @#o$~'my  
} ; eIg2m <9u  
@W^g(I(w  
/mr&Y}7T  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Z$[A.gD4  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment BH*vsxe  
*TMg.  
{\0R[+d  
/:%^Vh3XF  
  class holder q^12Rj;H  
  { GW}KmTa]&  
public : R %}k52`  
template < typename T > 9Z#37)  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const RRq*CLj  
  { iY( hGlV  
  return assignment < T > (t); G+5G,|}  
} iUl{_vb  
} ; XFBk:~}sI  
oWJ}]ip  
ifBJ$x(B.  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 6aK%s{%3s  
hefV0)4K  
  static holder _1; _X@:- _  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 MjG .Ili$m  
`knw1,qL"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9|#h )*  
而不用手动写一个函数对象。 _&BnET  
N ~ LR  
40@KL$B=  
m]u#Dm7h  
四. 问题分析 h` n>6I  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 i%\nJs*  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 b?bIxCA8  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 6+LX oR'  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 V7^?jy&&  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 0@xuxm/i  
g%\e80~1(  
五. 问题1:一致性 7 s[ ATu  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| NT8%{>F`  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 gW*ee  
^?juY}rZ=|  
struct holder WUqAPN  
  { X;}_[ =-  
  // sI^1c$sBN  
  template < typename T > Ex*g>~e  
T &   operator ()( const T & r) const =%RDT9T.  
  { Y ,}p  
  return (T & )r; !`aodz*PO  
} s:fnOMv "  
} ; fSun{?{  
|-e=P9,  
这样的话assignment也必须相应改动: iP_rEi*-J  
VD=$:F]  
template < typename Left, typename Right > *w%;$\^  
class assignment 4&&j7$aV  
  { EIF[e|kZ<  
Left l; oxad}Y  
Right r; m:"2I&0)WM  
public : g@j:TQM_0  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \64(`6>  
template < typename T2 > 2_Pe/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 'ugG^2Y  
} ; W C`1;(#G  
\SMH",u  
同时,holder的operator=也需要改动: h@Hmo^!9J  
9xu&n%L=  
template < typename T > C8n1j2G\  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 50'6l X(v,  
  { x3WY26e  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); )s^XVs.-  
} L\"=H4r  
s5z@`M5'm  
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。 :;|x'[JoE?  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 a~{St v  
7,O^c +  
return l(rhs) = r; c=Z#7?k=Uz  
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。 n09|Jzv9  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: NtT)Wl  
ivGxtx  
template < typename Tp > U'#{v7u  
class constant_t N;D+]_;0|  
  { "#JoB X@yE  
  const Tp t; wr#+q1 v  
public : :x;D- kZ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} [jLx}\]  
template < typename T > nl?|X2?C  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const PH=wP ft  
  { |%M%j'9  
  return t; d&U;rMEv  
} rhUZ9Fdv  
} ; 89 lPeFQ`  
)<Yy.Z_:DC  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 UbuxD})  
下面就可以修改holder的operator=了 Y< M}'t  
}M9'N%PU  
template < typename T > =+"XV8Fi,  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ](0A/,#q6  
  { S@*@*>s^  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ll5Kd=3  
} VLOyUt~O#  
f|apk,o_  
同时也要修改assignment的operator() SD697L9  
$[1 M2>[  
template < typename T2 > ,Qh4=+jwqn  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } N4D_ 43jz  
现在代码看起来就很一致了。 Z`:V~8=l  
:)MZgW  
六. 问题2:链式操作 ?dTz?C.w  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 .}0Cg2W  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 @D7cv"   
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 y24 0 +;a  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 fh2Pn!h+  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct g1}RA@9  
koie  
template < typename T > X'3F79`  
struct result_1 >%W"u` Q  
  { I/@Xr  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; f{b"=hQ  
} ; "+AeqrYYm5  
*]H ./a:1  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: R.RCa$  
R2;-WxnN]  
template < typename T > ~7Jc;y&  
struct   ref @cXY"hP`  
  { $MR{3-  
typedef T & reference; }wUF#  
} ; xW^<.@Agm  
template < typename T > oZzE.Q1T  
struct   ref < T &> xAoozDj  
  { )_&<u\cm L  
typedef T & reference; &2Y>yFB ,  
} ; ^y h  
S ":-5S6  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: K1C#  
CBF>157B  
template < typename T > >o[T#U  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const f^]2qoN  
  { bGSgph  
  return l(t) = r(t); _x>u "w  
} ciXAyT cG  
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。 HAU8H'h  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 9:esj{X  
4e5Ka{# <  
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 00 $W>Gr  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: -MU^%t;-  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 `rM-b'D  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 EGa}ml/G  
最后的布局是: SWmdU]  
                Add czT$mKj3  
              /   \ Aimgfxag  
            Divide   5 ukPV nk  
            /   \ zz$*upxK  
          _1     3 4f/8APA  
似乎一切都解决了?不。 WRNO) f<  
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。 5^5h%~)}  
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。 }2{%V^D)r  
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: [NuayO3  
UV:_5"-  
template < typename Right > ,0 ])]  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const |fa3;8!96  
Right & rt) const $60+}B`m  
  { :oZ30}  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Lu<'A4Q1  
} kdF# Nm  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 `5gcc7b  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 x JepDCUJ>  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 dpE+[O_  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 sF}E =lY  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 3<'n>'  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? |w:\fK[  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ho0T$hB  
)v'DQAL  
template < class Action > >uI|S  
class picker : public Action Kj}}O2  
  { }F\0Bl&  
public : ap=_odW~p  
picker( const Action & act) : Action(act) {} rfK%%-  
  // all the operator overloaded ~Ipl'cE  
} ; Nc]]e+N#V  
Ok,hm.|  
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。 e0aeiG$/0  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: '|6j1i0x  
Yr0%ZYfN  
template < typename Right > V%3K")  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const nGg>lRL  
  { ;[*7UE+#7  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); F02NnF  
} sbG3,'i)  
oS]XE!^M  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Ldig/:  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 *VD-c  
./[t'dgC  
template < typename T >   struct picker_maker 4|*_mC  
  { A}W&=m8!  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ,(]hykbXp  
} ; F*(<`V  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > m'a3}vRV(  
  { TMq\}k-I5  
typedef picker < T > result; p>!`JU`{?  
} ; j'v2m6/  
0OlB;  
下面总的结构就有了: zg"<N  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 &a7KdGP8V  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ]"F0"UH,  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 6o {41@v(  
至此链式操作完美实现。 O.!|;)HQ  
3'IF? ](]U  
RW%e%  
七. 问题3 @y)fR.!)1$  
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。 $+ lc;N  
e6,/ i  
template < typename T1, typename T2 > ++5So fG@  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8 \%*4L'  
  { /\OjtE  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); cO_En`F  
} 3~"G27,  
c:4 i&|n  
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: qm] k (/w  
>f74]J=V  
template < typename T1, typename T2 > z[[|'02{  
struct result_2 O57 eq.aT  
  { qVE6ROSh  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; \M<C6m5  
} ; F0])g  
#r>  
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? ]qvrpI!E!  
这个差事就留给了holder自己。 6-j><'  
    6f{Kj)  
c|IH|y  
template < int Order > Z!v)zH\  
class holder; gT?:zd=;  
template <> X\V1c$13CK  
class holder < 1 > L >Y%$|4  
  { ~*ST fyFw  
public : _e7 Y R+  
template < typename T > E.zY(#S  
  struct result_1 Hq ]f$Q6:  
  { .\".}4qQ  
  typedef T & result; 1T!(M"'Ij  
} ; A )tGB&  
template < typename T1, typename T2 > 1 cvoI  
  struct result_2 J7c(qGJI2  
  { .T#h5[S2x  
  typedef T1 & result; bM+}j+0  
} ; <My4 )3  
template < typename T > 1-.6psE  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const D!^&*Ia?2  
  { :Z3Tyj}4  
  return (T & )r; W; P8=q  
} :G!i]1x<  
template < typename T1, typename T2 > . =yF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Hyh$-iCa  
  { O3 x9S,1i  
  return (T1 & )r1; Pp#  
} qkPvE;"  
} ; h/?$~OD  
I($0&Y\De  
template <> *6IytW OX5  
class holder < 2 > Wl\.*^`k  
  { bbddbRj;  
public : $pr\"!|z  
template < typename T > KP,#x$Bg  
  struct result_1 1Tm,#o  
  { t<h[Lb%{T4  
  typedef T & result; {DlQTgP  
} ; q|r^)0W  
template < typename T1, typename T2 > % 8u97f W  
  struct result_2 Ymt.>8L  
  { (_1(<Jw  
  typedef T2 & result; 6&xpS9  
} ; z0!k  
template < typename T > b\^X1eo  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @ LPs.e  
  { Kg?(Ax4  
  return (T & )r; "Te[R%aP  
} 8~* |muN.e  
template < typename T1, typename T2 > [ *P~\' U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const S8>1l?UH  
  { )09>#!*  
  return (T2 & )r2; N5_`  
} wo>7^ZA  
} ; ,58XLu  
%La<]  
:O)\+s-  
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> >。 q#D-}R_RN  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 5NGQWg  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 6,Z.R T{5  
n4Xh}KtH  
return l(i, j) = r(i, j); $y{rM%6JU  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) =^ZDP1h/}  
IE]? WW5  
  return ( int & )i; S,0h &A9  
  return ( int & )j; =2XAQiUR\  
最后执行i = j; `s8*n(\h  
可见,参数被正确的选择了。 K4U_sCh#f  
 KEPNe(H  
*3@ =XY7  
(sDZ&R  
vd{ban9  
八. 中期总结 'Hf+Y/`  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: <DR$WsDG  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 12]rfd   
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ]Xm+-{5?!R  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ExKyjWAJ  
u0;k_6N  
Nhf@Y}Cu  
e92,@  
NdxPC~Z+  
6K7DZ96L  
九. 简化 unvS`>)Np  
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。 >p*7)  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 +,xluwv$9  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: I_k/lwBD  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 dp}s]`x+  
  +-*/&|^等 zQ~N(Jj?h  
2. 返回引用。 ~~r7TPq  
  =,各种复合赋值等 p!/!ZIo  
3. 返回固定类型。 L$t.$[~L  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) /Z| K9a  
4. 原样返回。 u(W>HVEG  
  operator, vC^Ul  
5. 返回解引用的类型。 QtHK`f>4#n  
  operator*(单目) Se}&2 R  
6. 返回地址。 zFi)R }Ot  
  operator&(单目) W\EvMV"  
7. 下表访问返回类型。 4|/}~9/  
  operator[] 8hV>Q  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 xp*Wf#BF  
  operator<<和operator>> A1Es>NK[qW  
XOL_vS24  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Suo%uD  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: {zIcEN$ ~  
NG5k9pJ  
template < typename Left > s|vx2-Cu]  
struct value_return Egt !N  
  { #g#[|c.  
template < typename T > f4;V7DJ  
  struct result_1 Z~AgZM R  
  { laRn![[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; #EA` |  
} ; a9_KoOa.H  
1lYQR`Uh  
template < typename T1, typename T2 > L[voouaqm  
  struct result_2 \MDhm,H<  
  { K%.t%)A_3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; MK.TBv  
} ; zDf96eK  
} ; zI= 9  
Z&|Dp*Z  
eGW h]%  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 3Yf~5csY  
7q&T2?GEN  
下面我们来剥离functor中的operator() )i"52!  
首先operator里面的代码全是下面的形式: G:!3X)b  
uquY z_2  
return l(t) op r(t) .6c Bx  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) OIs!,G|  
return op l(t) {)I&&fSz  
return op l(t1, t2) o'_eLp  
return l(t) op SaOOD-u  
return l(t1, t2) op mtf><YU  
return l(t)[r(t)] u p zBd]  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] V]Kk =  
0DaKd<Scv  
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: 0 s@>e  
单目: return f(l(t), r(t)); D}rnp wp{  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); N C3XJ 4  
双目: return f(l(t)); +h? Gps  
return f(l(t1, t2)); P N(<=v&E  
下面就是f的实现,以operator/为例 JMfv|>=  
oXQI"?^+  
struct meta_divide l!<(}?u9  
  { p^C$(}Yh  
template < typename T1, typename T2 > 7O~hA*Z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) .[ s6x5M  
  {  z $iI  
  return t1 / t2; bo#?,80L}`  
} TU1W!=Z  
} ; 734H{,~  
~H4Tr[8a  
这个工作可以让宏来做: Q sPZ dC  
-sx=1+\nf  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ .7HEI;4  
template < typename T1, typename T2 > \ WM0-F@_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; L*6>S_l[  
以后可以直接用 lvG+9e3+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) To;r#h  
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 yPf,GB"  
(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。。。) ~X-v@a  
|[@v+koq  
0?''v>%  
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 :cA8[!  
Hv*+HUc(:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _4LDzVjNRe  
class unary_op : public Rettype ?]\v%[ho  
  { ybcCq]cgt  
    Left l; +FC+nE}O  
public : #.2} t0*]5  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8"ulAx74>  
M y!;N1  
template < typename T > ;vUw_M{P=)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +vYVx<uTQ  
      { au+ a7~0~  
      return FuncType::execute(l(t)); lT8^BT  
    } l M a||  
*>T@3G.{Rm  
    template < typename T1, typename T2 > zCrM~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JD ~]aoH  
      { KkSv2 3In  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); h`D+NZtWm  
    } d z\yP v~  
} ; + 7nA; C  
yG<Q t+D  
^= '+#|:  
同样还可以申明一个binary_op $*7AG  
~,{nBp9*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > qdZo cTf'  
class binary_op : public Rettype Z#@<|{eI  
  { %.s"l6 W  
    Left l; 5ZjM:wrF|  
Right r; RCMO?CBe  
public : ,ysn7Y{Y  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} oYX#VX  
mW#p&{  
template < typename T > `<?((l%;R  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R}$A>)%dx  
      { ~g&Gi)je  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); A[Vhy;xz  
    } 3 Ol`i$  
9j1 tcT  
    template < typename T1, typename T2 > 6~Y`<#X5J  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const AE4>pzBe  
      { Y~ Nt9L  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); @|}=W Q  
    } `7_s@4:  
} ; `%.x0~ ih  
k&o1z'<C  
gP=@u.  
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 Gx-tPW}  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 IJ6&*t wT  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) t8B==%  
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。 %M-B"#OB7  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ys9MV%*  
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。。。 Es+BV+x[.c  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 M!iYj+nrP  
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) (C hL$!x  
下面是修改过的unary_op p"q4R2_/jh  
tH9BC5+r}  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > `BY&&Bv#?  
class unary_op &uxwz@RC0  
  { ea!Znld]  
Left l; I@YX-@&7  
  PxgLt2dXa  
public : ,8@U-7f,  
*Ui>NTl  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} XLFo"f  
E#,n.U>#)  
template < typename T > } mEsb?  
  struct result_1 x2z%J,z@4  
  { >=ng?  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; sme!!+Rd  
} ; OEs!H]v  
g}'(V>(  
template < typename T1, typename T2 > }@jT-t]P  
  struct result_2 z_en .  
  { lof}isOz  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &^JY  
} ; Z sbE  
]}jY] l  
template < typename T1, typename T2 > fAV=O%^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3gY4h*|`<  
  { 30$Q5]T  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); <@:LONe<  
} BW%"]J  
f m'Qif q^  
template < typename T > ( O/+.qb  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `xd{0EvF  
  { hh"=|c  
  return OpClass::execute(lt(t)); (Y?" L_pC  
} oS_<;Fj  
.+hM1OF`x  
} ; ""^.fh  
a |+q:g0M  
kDr0D$iE  
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 b7? 2Pu  
好啦,现在才真正完美了。 [lX3":)  
现在在picker里面就可以这么添加了: -( +/u .  
$NhKqA`0  
template < typename Right > ;&G8e* bM2  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const +BE_K_56  
  { C~a- R#  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); \%N | X  
} p*Hbc|?{Q&  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 X?Mc"M  
bol#[_~  
]o\y(!  
YPqp#X*  
rocG;$[  
十. bind :$>TeCm  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Rw\S-z/  
先来分析一下一段例子 N HL{.8L{  
['rqz1DL5  
y #Xq@  
int foo( int x, int y) { return x - y;} |lhVk\X  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 SmYY){AQ/  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 F,-S&d  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 -wjvD8fL  
我们来写个简单的。 UP}5Eh  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: yp:_W@  
对于函数对象类的版本: ONw;NaE,  
jPf*qe>U  
template < typename Func > fUg I*V  
struct functor_trait QR;E>eEq  
  { 'Nbae-pf  
typedef typename Func::result_type result_type; O[[#\BL  
} ; s`:-6{E  
对于无参数函数的版本: |4s`;4c&  
+]%d'h  
template < typename Ret > 30v 3C7o=  
struct functor_trait < Ret ( * )() > uZ(j"y  
  { vQpR0IEf]e  
typedef Ret result_type; :D'#CoBA  
} ; + B#3!  
对于单参数函数的版本: @fWmz,Ngl  
UR&Uwa&.  
template < typename Ret, typename V1 > c~+;P(>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > U,4:yc,)s  
  { a}+7MEUmZ/  
typedef Ret result_type; =@d IM  
} ; 3+2&@:$t  
对于双参数函数的版本: n)7olP0p  
1&@s2ee4   
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 6KD  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > jWd 7>1R?  
  { L27i_4E,  
typedef Ret result_type; "38ya2*  
} ; .V?i3  
等等。。。 m1k+u)7kD  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy FV&&  
\HB4ikl  
template < typename Func > ddMSiwbY)  
struct func_return r>hkm53  
  { Ta38/v;S  
template < typename T > Q4_+3-g<7L  
  struct result_1 0 pH qNlb  
  { 12Hy.l  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @i9T),@  
} ; 5]&vs!wH  
=_`4HDr  
template < typename T1, typename T2 > 0~\Dd0W/:`  
  struct result_2 9@-^! DBM  
  { P!{ O<P  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; I T)rhi:  
} ; i[~oMwc&  
} ; b0 CtQe  
zhDmZ  
hY.zwotH  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 |-hzvuSX  
aD~3C/?aW  
template < typename Func, typename aPicker > m>gok0{pm  
class binder_1 -O2ZrJ!q  
  { CqUK[#kW(  
Func fn; a(X?N.w  
aPicker pk; p AzPi  
public : ; 2vHdN  
`um#}ify#  
template < typename T > LX e{  
  struct result_1 @' DfNka  
  { RpE69:~PV  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Y" s1z<?  
} ; Dq!Vo;s2  
-i@1sNx&'  
template < typename T1, typename T2 > 0)V<)"i  
  struct result_2 `?Yh`P0  
  { ldo7}<s  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; iNR6BP W  
} ; 5uK:f\y)l  
vMXS%Q  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} }Lx?RU+@=  
J 21D/#v  
template < typename T > XQhBnam%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WlF"[mU-  
  { &UUIiQm~  
  return fn(pk(t)); CUT D]:\  
} "SyAOOZ  
template < typename T1, typename T2 > cjU*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c<j2wKz  
  { DKCPi0  
  return fn(pk(t1, t2)); \FSkI0  
} e uS"C*  
} ; (xJ6 : u  
0(;d<u)fS  
Efb>ZQ  
一目了然不是么? bE2^sx`(  
最后实现bind 9cAb\5c|  
I_J;/!l=  
0hXI1@8]`  
template < typename Func, typename aPicker > mu2r#I  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) o Q= Q}  
  { ,V3P.ni]  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); udDhJ?  
} nsqs*$  
N.C<Mo  
2个以上参数的bind可以同理实现。 zR/d:P?  
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。 >C~-*M9  
D*Y4B ?,  
十一. phoenix (b Q1,y  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: @kUCc1LT  
u=feR0|8  
for_each(v.begin(), v.end(), F_=RY ]  
( b w!;ZRK  
do_ [rv"tz=  
[ _*1/4^  
  cout << _1 <<   " , " w{Wz^=';  
]  /E/J<  
.while_( -- _1), etj8M y6=  
cout << var( " \n " ) ;BqYhi  
) "jzU`  
); !CROc}  
7=t4;8|j;  
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: aEVBU  
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 JS r& S[  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 1FUadSB5)  
那么我们就照着这个思路来实现吧: HcA;'L?Dw  
9@ 6y(#s  
)_OKw?Zi  
template < typename Cond, typename Actor > z%;b-PpS  
class do_while gmy$_4+6o  
  { 1`N q K  
Cond cd;  k'X v*U  
Actor act; 9hEIf,\  
public : Yjv}@i"  
template < typename T > YYHtd,0\+  
  struct result_1 quHq?oXV,  
  { wQ qI@  
  typedef int result_type; Y  9]  
} ; ^4_)a0Kcm,  
kD S  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} mL`,v WL/`  
|GtTz&  
template < typename T > [op!:K0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eD/O)X  
  { `me2Q  
  do r k;k:<c  
    { ^AK<]r<?L?  
  act(t); WY#A9i5Ge  
  }  XeDiiI  
  while (cd(t)); `;4P?!WG  
  return   0 ; Ro$'|}(+A  
} 4G0Er?D   
} ; ~YKe:K+&z  
*Hy-D</w%  
tM]~^U  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). pb1/HhRR^n  
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。 TaeN?jc5  
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。 "Q6oPDX(  
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。 "S.5_@?  
下面就是产生这个functor的类: | ?3\xw  
Mfe/(tlI  
Ehu^_HZ  
template < typename Actor > `q7O\  
class do_while_actor m8;; O  
  { 6lOT5C eJ"  
Actor act; `P<}MeJ\l  
public : !`L%wS  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 0Lmq?D  
.)o<'u@Ri  
template < typename Cond > T;qP"KWZ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; /) Bk r/  
} ; DZ -5A  
HtB>#`'  
|oPCmsO3R{  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 J3gJSRT@P  
最后,是那个do_ K>X#,lE-  
Ac}+U q  
Ecp]fUQK  
class do_while_invoker [ZU6z?Pf  
  { ]3]I`e{  
public : =mxG[zDtQ  
template < typename Actor > XQ]noaU  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const &^Q-:Kxs8  
  { ^JZ]?iny  
  return do_while_actor < Actor > (act); @ofivCc<%  
} .6aC2A]es  
} do_; n@  lf+  
3 ha^NjE  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? kx0(v1y3gT  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 S[(Tpk2_  
最后来说说怎么处理break和continue |;e K5(|  
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。 H)z}6[`  
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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