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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Q:U^):~  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 6Ja } N  
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, Id_?  
yWsJa)e3*@  
uU+R,P0  
kH&KE5  
  class filler 8v eG^o  
  { 7t8[M(  
public : k(<:  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} I.V?O}   
} ; k5s8s@  
a!OS2Tz:  
K chp%  
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: ?ykQ]r6a<  
wOfx7D  
6xDYEvHS  
hT c VMc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); gmFCjs  
;;A8*\*$  
):LgZ4h  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 /Mac:;W`  
4<P=wK=a8X  
u1@&o9  
HLD8W8  
二. 战前分析 6R.%I{x'  
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。 l+%2kR  
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 :[hZn/  
e7T}*Up  
+`y{r^xD  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {xW HKsI>,  
  /* --------------------------------------------- */ `,-w+3?Al  
vector < int *> vp( 10 ); BYh F?  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ao+lLCr  
/* --------------------------------------------- */ !&8nwOG  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); I-L52%E]  
/* --------------------------------------------- */ 7FQ&LF46  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); G[;GP0\N  
  /* --------------------------------------------- */ x%J4A+kU  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); tBJCfM  
/* --------------------------------------------- */ H8$l }pOz  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); CxvL!ew  
PT t#Ixn,  
@e`%'  
REEs}88);'  
看了之后,我们可以思考一些问题: FabDK :  
1._1, _2是什么? S-^:p5{r  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Bf)}g4nYn  
2._1 = 1是在做什么? :TPT]q d@  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 j@7%%   
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 FR bmeq3c  
pJnT \~o  
B^;G3+}  
三. 动工 "L?h@8sa  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: o7_*#5rD  
#8cpZ]#  
O_gr{L}  
{c(@u6l28  
template < typename T > xZMQ+OW2i  
class assignment ( o(,;  
  { }jfOs(Q]  
T value; xOKLc!J  
public : ]U4)2s  
assignment( const T & v) : value(v) {} x6h';W_ 8  
template < typename T2 > <l#|I'hP  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Lo<-;;vQ  
} ; E}YJGFB7"  
ZmXO3,sf)  
jyLE  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 l0 Eh?  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ZqONK^  
PU& v{gn  
6k4ZzQ}  
>ocDh~@aP  
  class holder 4Go$OQ`  
  { Ml"i^LR+  
public : z_;:6*l=:  
template < typename T > bjR:5@"  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Ba8 s  
  { vzXfJP  
  return assignment < T > (t); t)p . $  
} \f!j9O9S  
} ; UPE9e   
k=^~\$e  
goMv8d  
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: 0=:]tSD\F  
=%i~HDiy  
  static holder _1; .kl.awT  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 e >6NO  
dcn/|"jr  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ifx EM  
而不用手动写一个函数对象。 t.s;dlx[@  
]"wl*$N  
8@)4)+e  
5s7C;+  
四. 问题分析 z1AYXW6F  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 1Zr J7a7=  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 #M)S Ae2  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 9%^IMUWA  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ;YfKG8(0  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ?D\6@G:,#@  
m9Pzy^g1  
五. 问题1:一致性 ,f[`C-\Q%  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| \nzaF4+$  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 C"gH>G  
0etJ, _">  
struct holder 3g{T+c*  
  { ;^"#3_7T]  
  //  BH<jnQ  
  template < typename T > ozCH1V{p  
T &   operator ()( const T & r) const rGqT[~{t  
  { ]di^H>,xU  
  return (T & )r; ~d9@m#_T#~  
} j,Vir"-)  
} ; r8wip\[  
# o;\5MOE%  
这样的话assignment也必须相应改动: ([#4H3uO-  
p]]*H2UD  
template < typename Left, typename Right > W3gBLotdg  
class assignment Vlf=gP  
  { s?9$o Qq1  
Left l; 32S5Ai@Cd"  
Right r; m"|AD/2;(  
public : o3ZqPk]al  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} e.>>al  
template < typename T2 > ,|7!/]0&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } gm1 7VrC  
} ; G@(ukt`0}  
!A|ayYBb\  
同时,holder的operator=也需要改动: 4k]DktY}.  
V."qxKsz  
template < typename T > z0F'zN 3J  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ;,2;J3,pA  
  { D8O&`!mf  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); aGx[?}=  
} }rKKIF^f\S  
g.:b\JE`  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 kw$*o k  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 9^zA(  
b]oPx8*'  
return l(rhs) = r; r.vezsH  
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。 ,UA-Pq3 }  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: @&F\M}  
?AlTQL~c  
template < typename Tp > |%tI!RN):  
class constant_t bpaS(nBy  
  { 7,!$lT#  
  const Tp t; C%ZSsp u  
public : |EpL~ G_  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} abczW[\  
template < typename T > RHj<t");  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const &f"kWOe$X  
  { km=d'VvnI  
  return t; Eo@b)h  
} {sR|W:fS$  
} ; 79y'PFSms  
0,M1Q~u%.  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 uupfL>h  
下面就可以修改holder的operator=了 0XLoGQ=  
#*v:.0%  
template < typename T > ?,AWXiif  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const T/YvCbo  
  { B.ar!*X  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); dp=#|!jc  
} G@+AB*Eu  
Lk8NjK6  
同时也要修改assignment的operator() YYi:d=0<SO  
O @)D%*;v  
template < typename T2 > e< E]8GAF  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } t$k$ Hd';  
现在代码看起来就很一致了。 Ed ,O>(  
z'r B_l  
六. 问题2:链式操作 ,nnVHBN  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 =L F9im  
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。  +}-Ecr  
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。 O~L/>Ya  
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。 iI@m e=  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct {T(z@0Xu  
 0%OV3`  
template < typename T > JQde I+  
struct result_1 okSCM#&:[2  
  { jv5Os-  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; jC3)^E@:"  
} ; 8r-'m%l  
s<`54o ,  
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: nLjc.Z\Bl  
.`5BgX7W  
template < typename T > 4.o[:5'  
struct   ref z&W5@6")`  
  { A DW>  
typedef T & reference; =3R5m>6!/  
} ; f!D~aJ  
template < typename T > tI;pdR]  
struct   ref < T &> |`c=`xK7'  
  { n>##,o|Vr#  
typedef T & reference; r[votdFo  
} ; ~L3]Wa.  
B 4my  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 18{" @<wIs  
-< RG'I~  
template < typename T > r-]HmY x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 4&a,7uVer  
  { O9Fg_qfuT_  
  return l(t) = r(t); lWe1Q#  
} (;1Pgh  
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。  $% 5f  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 GJB= 5nE  
<&Q(I+^  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Ljq!\D  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: dLnu\bSF  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 1~_&XNb&  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 w=K!U]  
最后的布局是: p#6V|5~8  
                Add #'2CST  
              /   \ vi-mn)L6#  
            Divide   5 Qin;{8I0  
            /   \ [bIR$c[G  
          _1     3 q(YFt*(;w  
似乎一切都解决了?不。 A=a~ [vre  
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。 gXThdNU4G  
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。 o;\c$|TNU  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 2ij/!  
DTi\ 4&41  
template < typename Right > DD(K@M  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const .dStV6  
Right & rt) const X1GpLy)p  
  { ++ZtL\h{7  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6;^ e  
} TP-<Lhy  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 H.R7,'9  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 2B<0|EGtzw  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ' +*,|;?  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 (bBr O74lR  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 KWzJ  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? Z.v2 !u  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: Ag#o&Y  
8ta`sNy9  
template < class Action > sKU?"|G81G  
class picker : public Action ,*}5xpX  
  { 7Rix=*  
public : x-3!sf@  
picker( const Action & act) : Action(act) {} I X]K "hT  
  // all the operator overloaded 3Q-[)Z )  
} ; gJv;{;%  
y5AJ1A6?E  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 8fI&-uP{g  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: lAcXi$pF  
R:}u(N  
template < typename Right > MaX:o GF,  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const zC[lPABQ  
  { -jJw wOm  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <GthJr>1D  
} u^{6U(%  
(b}}'  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > =Lyo]8>,X  
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。 Nr(3!-  
_/iw=-T  
template < typename T >   struct picker_maker >*"6zR2 o  
  { @uaf&my,P  
typedef picker < constant_t < T >   > result; O alBr?^  
} ; 83ajok4E  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > QoVRZ$!p  
  { Y3J;Kk#AH  
typedef picker < T > result; "Nx3_mQ  
} ; A7SE>e>  
EE<^q?[3^  
下面总的结构就有了: ^Nu0+S  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 \h&ui]V  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 :1O1I2L0  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 /V% ]lmxQ  
至此链式操作完美实现。 {g7[3WRy  
D]UqM<0Rz  
dU4G!  
七. 问题3 D" 4*&  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 k5=VH5{S  
V;V,G+0Re  
template < typename T1, typename T2 > OSsxO(;g  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aYyUe>  
  { },=0]tvZG#  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 5v uB87`  
} qXQ/M]  
k;?Oi?]  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: \f AL:mJ  
5r$ X  
template < typename T1, typename T2 > +z2+z  
struct result_2 ;Q0WCm\5  
  { yQXHEB  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; clwJ+kku@  
} ; w|uO)/v  
rq.S0bzH  
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? W"@FRWcd  
这个差事就留给了holder自己。 MGmUgc  
    N%,!&\L  
5}/TB_W7j  
template < int Order > |=Mn~`9p  
class holder; NQD*8PGfj  
template <> Po: )b  
class holder < 1 > g+-=/Ge  
  { ,VM)ZK=Tr  
public : c&o|I4|Y,  
template < typename T > 3N ]  
  struct result_1 :Gdfpz-{?  
  { FrXh\4C  
  typedef T & result; aB(6yBBoxj  
} ; t`XY Y  
template < typename T1, typename T2 > nnZ|oEF  
  struct result_2 VTQxg5P c  
  { y@L-qO+{&  
  typedef T1 & result; 8jnz;;|  
} ; NNt,J;  
template < typename T > >+ZD 6l/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *vss  
  { mu(EmAoenQ  
  return (T & )r; 2eOde(K+  
} ZN:~etd  
template < typename T1, typename T2 > aFj)s?$4]K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Wy'H4Rg8  
  { a^*@j:[  
  return (T1 & )r1; e(^\0=u<  
} '~1uJ0H  
} ; Q6?}/p  
t1)~J  
template <> ?Q< o-o;B  
class holder < 2 > S&C  
  { l&z)Q/>?pZ  
public : 5Y4 i|R  
template < typename T > zLs[vg.(  
  struct result_1 LZCziW  
  { IkU:D"n7  
  typedef T & result; }wJDHgt]-p  
} ; l 1RpG"  
template < typename T1, typename T2 > r`Qzn" H  
  struct result_2 `z=I}6){  
  { ml|[x M8  
  typedef T2 & result; Y2DR oQ  
} ; 0$n0f u  
template < typename T > _%)v9}D  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6[h 3pb/m  
  { I\6u(;@  
  return (T & )r; OOEmXb]8  
} *N0R3da  
template < typename T1, typename T2 > ?Afx{H7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :>Gm&w (n  
  { '~^3 =[Z  
  return (T2 & )r2; *j,5TO-j  
} $Q[>v!!X  
} ; #Fua^]n  
}NMkL l]J  
y s5b34JN  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 G?Y2 b  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: w%no6 ;  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: {=AK  |  
s^nwF>  
return l(i, j) = r(i, j); MSm vQ  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) n')#]g0[  
`hD\u@5Tw  
  return ( int & )i; 2VOdI  
  return ( int & )j; (9N75uCa  
最后执行i = j; wn'_;0fg  
可见,参数被正确的选择了。 }ug|&25D  
{YCquoF  
EHT5Gf  
ndkV(#wQS  
PNSZ j#  
八. 中期总结 -ISI!EU$  
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: bF88F_  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 mCtuR*z_  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 3N?WpA768/  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor OT_w<te  
#'Q_eBX  
tQy@d_a=y  
(mvAEN+y  
Bv^{|w  
(;o,t?:d  
九. 简化 PrIS L[@  
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。 !b"#`O%`  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 8J:6uO c|  
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$4GM  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 d jeax  
  +-*/&|^等 G)b6Rit  
2. 返回引用。 y ?FKou'  
  =,各种复合赋值等 %f.(^<G u  
3. 返回固定类型。 DRLX0Ml]\  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) $=f,z>j  
4. 原样返回。 5$Yt@8;  
  operator, Aw )='&;^z  
5. 返回解引用的类型。 R$@|t?  
  operator*(单目) X[:&p|g]  
6. 返回地址。 $cri"G  
  operator&(单目) }>cQ}6n.  
7. 下表访问返回类型。 sKhX0,s&  
  operator[] .(tga&]  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 S1pikwB  
  operator<<和operator>> 7E$ e1=  
!2WRxM  
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。 ~_P,z?  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: dZ&/Iz  
C7`FM@z  
template < typename Left > &N!QKrj3  
struct value_return 317Lv \[  
  { vcsi @!   
template < typename T > 00'R1q4  
  struct result_1 C+-xC~  
  { 8$3G c"=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; k,S'i#4q4  
} ; c+/SvRx^>  
7WG"_A~V  
template < typename T1, typename T2 > />(e.)f  
  struct result_2 1}mI zrY  
  { oc,a  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; IZczHHEL`b  
} ; Z 4uft  
} ; $ u`y  
zq g4@" p  
w%Tcx^:  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Wyf+xr'Ky  
N5 SK_+  
下面我们来剥离functor中的operator() AD4KoT&  
首先operator里面的代码全是下面的形式: h Ns<Ae  
9u/"bj  
return l(t) op r(t) r5z_{g  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 8V%(SV  
return op l(t) PuAcsYQhN  
return op l(t1, t2) Y!9'Wf/^  
return l(t) op Vd[[<  
return l(t1, t2) op NaC^q*>9  
return l(t)[r(t)] vW`{BWd  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] $VYMAk&\  
/GNLZm^  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: <;:M:{RZY  
单目: return f(l(t), r(t));  :\1:n  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); dI<s)!  
双目: return f(l(t)); Mt)`hR+2  
return f(l(t1, t2)); 5An| #^]  
下面就是f的实现,以operator/为例 MzRURH,  
@2-Eky  
struct meta_divide PZ~uHX_d>  
  { *Z=K9y,IC  
template < typename T1, typename T2 > 4flyV -  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ]Kb  
  { 3!^5a %u  
  return t1 / t2; ?fDF Rms  
} Z[ }0K3,5  
} ; S+A'\{f  
QD%~ A0  
这个工作可以让宏来做: Pp1HOJYJp0  
`<2y [<y  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Tm@d;O'E1  
template < typename T1, typename T2 > \ IB:Wh;_x  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ,9gyHQ~  
以后可以直接用 Fxy-_%a  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) g5/%}8[- 2  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 |*"uj  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) u1O?`  
E~]8>U?V  
^Humy DD6  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 P& C,EE$  
E^_P  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > x]lv:m\)jT  
class unary_op : public Rettype w1EYXe  
  { e!b?SmNN  
    Left l; /|Za[  
public : EZ*FGt6(  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3}}~(  
d paZ6g  
template < typename T > 2`/JT  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wy"^a45h  
      { 0PD]#.+  
      return FuncType::execute(l(t)); R| t"(6  
    } |U%S<X  
h=um t<&D  
    template < typename T1, typename T2 > rxjMCMF  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^Afq)26D  
      { |&WeXVH E  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 7. 9n  
    } !EuU @ +  
} ; {4Cn/}7Ly^  
"TA r\; [  
6W."h PP  
同样还可以申明一个binary_op I{AteL  
\Rop~gD  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > o Hdss;q  
class binary_op : public Rettype Ha9A5Ao}0  
  { g nJe!E  
    Left l; fQc2K|V  
Right r; 6T0E'kv S  
public : 7$'%*|C.  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $w`QQ^\  
h7<Zkf  
template < typename T > lG,/tMy  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8=OK8UaU  
      { &Al9%W  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); q}*"0r  
    } !tBNA  
7 N+;K0  
    template < typename T1, typename T2 > *`[dC,+`.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o1='Fr  
      { l;zpf|.Vc  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); lg1yj}br  
    } ^%wj6  
} ; Lc(D2=%  
dHc38zp  
~,KAJ7O_  
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 TDXLxoC?  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Z W` Ur>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) VQV7W  
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。 EL $"MT}p  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! p"f=[awp  
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。。。 AYHB?xOpR  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 o-2FGM`*VB  
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) 4 F~e3  
下面是修改过的unary_op x nWCio>M  
oomB/"Z  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > #$7 z  
class unary_op X9C)FS  
  { (qT_4b~  
Left l; pe=Ou0  
  Yf >SV #  
public : &hWLG<IE  
i"2[OM\j7  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} fBS`b[ x  
R?!xO-^t  
template < typename T > 6z@OGExmd#  
  struct result_1 WV_y@H_  
  { de]r9$ D  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; L+2!Sc,>  
} ;  ::Y   
~Fv&z'R  
template < typename T1, typename T2 > 9.ZhkvR4A  
  struct result_2 HubSmbS1  
  { Z\6&5r=  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -=,%9r  
} ; [?$ZB),L8  
0 ;kcSz  
template < typename T1, typename T2 > iaBy/!i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2MwR jh_  
  { c(Zar&z,E  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ]bCeJE.+)  
} Dv?'(.z  
jV)!9+H#  
template < typename T > B~oSKM%8R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HVaWv].  
  { N+)4]ir>  
  return OpClass::execute(lt(t)); ^~}|X%q3  
} WLGx= ;  
px5~D(N  
} ; 9{@#tx  
V!G&Aen  
z5IHcZ  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 4K`N3  
好啦,现在才真正完美了。 i>6SY83B}  
现在在picker里面就可以这么添加了: rks+\e}^Z  
T5_z^ 7d  
template < typename Right > 6He7A@Eh  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const .QOQqU*2I  
  { :"? boA#L  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); GgkljF@{}  
} <(W0N|1v  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 yyZH1A  
 ,!_  
2h0I1a,7  
49n.Gc  
,\Gn  
十. bind `C"Slz::  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 32jOs|<\  
先来分析一下一段例子 Rro|P_  
3nv7Uz  
:gv`)  
int foo( int x, int y) { return x - y;} S W(h%`U  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 0-cqux2U  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 1\1a;Q3W%,  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 -e7|DXj  
我们来写个简单的。 Knsb`1"E^6  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: b9%}< w  
对于函数对象类的版本: Pm; /Ua  
O @fX +W?U  
template < typename Func > ,GEMc a,`  
struct functor_trait Ti`<,TA54  
  { GXB4&Q!C  
typedef typename Func::result_type result_type; RL/~E xYC  
} ; BX$t |t;!m  
对于无参数函数的版本: |`T3H5X>  
bep}|8,#u  
template < typename Ret > M>J8J*  
struct functor_trait < Ret ( * )() > m&o}qzC'y  
  { X&DuX %x0  
typedef Ret result_type; |8}f  
} ; ie+&@u  
对于单参数函数的版本: *>%34m93  
):?ype>  
template < typename Ret, typename V1 > TN3, \qgV  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > T.="a2iS2  
  { hkSpG{;7  
typedef Ret result_type; hKjvD.6]%  
} ; 6'ye-}vD-  
对于双参数函数的版本: hk4f)z  
_H@s^g  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > dj4 g  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > {;^boo q  
  { Us.yKAHPV  
typedef Ret result_type; `Yp\.K z  
} ; ERQ a,h/  
等等。。。 $+Ke$fq.>  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy E (tdL,m'  
g(<02t!OT=  
template < typename Func > m3XL;1y:a  
struct func_return B#o(21s  
  { kH*l83  
template < typename T > V[,/Hw~d%  
  struct result_1 WpC@ nz?  
  { 3P Twpq1  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0K7]<\)  
} ; pVn 6>\xa  
AoyU1MR(  
template < typename T1, typename T2 > pcNVtp 'V  
  struct result_2 kbBD+*  
  { ^ cN-   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _m;cX!+~_  
} ; uxk&5RY  
} ; =]oBBokV  
_dppUUm  
D h]+HF  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 L5%~H?K(  
>`= '~y8  
template < typename Func, typename aPicker > FOpOS?Cr'  
class binder_1 PYr#vOH  
  { {r.#R| 4v  
Func fn; kac@yQD  
aPicker pk; 6}R^L(^M  
public : vrn I Eur  
\*6%o0c  
template < typename T > :Oo  
  struct result_1 "-XL Y_  
  { 0*V RFd4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; C.@R#a'  
} ; z;1tJ  
k#`.!yI,  
template < typename T1, typename T2 > O]w&uim  
  struct result_2 W5}.WFu  
  { jEklf0Z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; hbR;zV|US  
} ; NI=t)[\F  
%^^2  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ZA>hN3fE'  
"m})~va  
template < typename T > y% uUA]c*m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aGNt?)8WPZ  
  { R|{AIa{}  
  return fn(pk(t)); S4s\tA<  
} &bh?jW  
template < typename T1, typename T2 > JO5~Vj_"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gd.P%KC!g  
  { @z$V(}(O^  
  return fn(pk(t1, t2)); v"O{5LM"  
} _]1dm)%  
} ; `kyr\+hp  
^SxB b,\  
eznw05U  
一目了然不是么? 8U\;N  
最后实现bind 9%oLv25{)  
xBG&ZM4"^f  
/#9O{)  
template < typename Func, typename aPicker > .qy._C2(  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) w|>:mQnU  
  { ?A(=%c|,g  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); )H S|pS:  
} W2tIt&{  
`>rdn*B  
2个以上参数的bind可以同理实现。 RoM'+1nP:#  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Y {Klwn   
T#J]%IDd  
十一. phoenix "KOLRJ@  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: R[wy{4<y  
EU ThH.  
for_each(v.begin(), v.end(), f!P.=Qo[=  
( f|?i6.N> f  
do_ RK/SeS  
[ =/.[&DG  
  cout << _1 <<   " , " LH]nJdq?)  
] g-oHu8   
.while_( -- _1), #PoUCRRC  
cout << var( " \n " ) *ky5SM(NR  
) _zJY1cr  
); "6 dC  
rv;w`f  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 0Z2![n  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Gi]Pwo${  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 dQ`ch~HVUW  
那么我们就照着这个思路来实现吧: KLsTgo|J  
4&K~EX"^T  
$&n!j'C:  
template < typename Cond, typename Actor > |6`yE]3 -(  
class do_while SWO$# X /  
  { &kXf)xc<~  
Cond cd; R JnRbaC  
Actor act; 0%k`* 8  
public : ..'^1IOA  
template < typename T > ff-9NvW4v  
  struct result_1 Rla1,{1  
  { + ?*,J=/  
  typedef int result_type; h:" <x$F  
} ; -} 9ZZ#K  
LEc%BQx  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 1 W2AE?  
Nk86Y2h  
template < typename T > z^{VqC*o+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xlqRW"  
  { u` `FD  
  do "^zxq5u  
    { >\^:xx Tf  
  act(t); P et0yH  
  } _4owxYSDke  
  while (cd(t)); >LFhu6T  
  return   0 ; }c| Xr^  
} vov"60K  
} ; 4tCyd5u a8  
wR@fB  
$?(fiFC  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ss236&  
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。 Ts|&_|  
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。 B:&/*HU  
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。 H;G*tje/M  
下面就是产生这个functor的类: 5=., a5  
(3%NudkwT  
\.9-:\'(  
template < typename Actor > %z`bu2  
class do_while_actor )<1M'2  
  { ] 5YG*sD4  
Actor act; lk%rE  
public : F,P,dc  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} +<Uc42i7n  
. ?[2,4F;  
template < typename Cond > 5bH@R@3m  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; B<H5WI  
} ; }a'8lwF%I  
wP+wA}SN  
BB|w-W=Kd  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 + 3aAL&  
最后,是那个do_ 4rw<C07Z  
hoO8s#0ED  
$0AN5 |`g\  
class do_while_invoker S3P;@Rm  
  { ;I:jd")  
public : v /G,  
template < typename Actor > 9H" u\t|?  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 4Xe3PdE  
  { 'X<R)E  
  return do_while_actor < Actor > (act); 0KHA5dt  
} [9Q2/V;Uk%  
} do_; &f|LjpMCf  
kZ[E493bV  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? v5;c} n  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 )<UNiC   
最后来说说怎么处理break和continue c9=;:E  
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。 p3\F1](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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