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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 8w?\_P7QA  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Vp"Ug,1  
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, x]cZm^  
8lSn*;S,  
/C2f;h(1  
WTs[Sud/  
  class filler UDtbfc7bk  
  { \&)W#8V  
public : #gJ~ {tA:  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 8Flf,"a   
} ; l5]oS? >y  
v/.h%6n?  
u;qMo`-  
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: ~(OIo7#;  
vD9D:vK  
05I39/T%  
A=]F_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); - :z5m+  
4@iJ|l  
G5y  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 cGzYW~K  
C_ZD<UPA\  
,Ysl$^\  
"`*a)'.'^c  
二. 战前分析 dN/ "1%9)  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 W)msaq,  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 =C>`}%XT}  
^H6d; n  
pQ^,.[[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7r[ %| :  
  /* --------------------------------------------- */ Dke($Jr{  
vector < int *> vp( 10 ); /uXRZ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); [aZ v?Z  
/* --------------------------------------------- */ %i -X@.P  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 0mD;.1:  
/* --------------------------------------------- */ }-q`&1!t  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 3 s_k>cO=  
  /* --------------------------------------------- */ ={E!8"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); m9<%v0r  
/* --------------------------------------------- */ m{$tO;c/Q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); PUjoi@]  
n &\'Hm  
Z~phOv  
kuj1 2  
看了之后,我们可以思考一些问题: Cs[7% j  
1._1, _2是什么? U|Z>SE<k  
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。 5hH6G  
2._1 = 1是在做什么? gAr`hXO  
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。 {~p7*j^0  
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。 NB W%.z  
Y( $Ji12  
h/ X5w4  
三. 动工 a?,[w'7FU  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: \n*7# aX/  
s@ 2 0#D  
~6-"i0k  
c.8((h/  
template < typename T > u JQaHL!  
class assignment ?bt`fzX{l  
  { lLkmcHu  
T value; x!C8?K =|  
public : *TM;trfz  
assignment( const T & v) : value(v) {} 5i4V5N>3  
template < typename T2 > LmXF`Y$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } =CjNtD2]  
} ; gv#c~cX]  
b'7z DZI]  
5 PGlR!^  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 /UpD$,T|^|  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment SE;Tujwhqi  
RGl=7^M  
U/X|i /  
.# 6n  
  class holder 3!.H^v?  
  { 4{;8:ax&w  
public : [lNqT1%]  
template < typename T > ^)f{q)to  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const &Y54QE".  
  { CxbSj,  
  return assignment < T > (t); Uvjdx(fY[a  
} RgB6:f,  
} ; 'yPCZ`5H(  
<%d51~@={I  
""1#bs{n  
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: eg"=H50  
aho'|%y)  
  static holder _1; cOSxg=~>u  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 hrs#ZZ:E  
CM%|pB/z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $!YKZ0)B'0  
而不用手动写一个函数对象。 A1T<  
Sl3KpZ  
. i{>Z  
P%zH>K  
四. 问题分析 _0'm4?"  
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。 b8J @K"  
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。 yZYK wKG  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 .:}.b"%m  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 1)TK01R8  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 x9&-(kBU  
j5L)N  
五. 问题1:一致性 N\9}\Rk@  
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?| }3v'Cp0L  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 -DTB6}kw  
/> ^@ O  
struct holder Lw*;tL<,  
  { 9[cp7 Rcb  
  // W8w3~  
  template < typename T > i 8l./Yt/  
T &   operator ()( const T & r) const XB0a dp  
  { u~s Sk  
  return (T & )r; Z?m -&%  
} -O'{:s~  
} ; U't E^W  
M]}l^ m>L  
这样的话assignment也必须相应改动: 9YR]+*  
yGU .AM  
template < typename Left, typename Right > sK+ (v  
class assignment <,\ `Psa)N  
  { uxWFM $  
Left l; v`y6y8:>  
Right r; ]JOephX2R  
public : k*5'L<&  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} p6`Pp"J_tr  
template < typename T2 > |#{-.r6Y]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } /:bKqAz;M  
} ; z5x _fAT(  
>A-<ZS*N  
同时,holder的operator=也需要改动: b9!.-^<8y  
94\t1fE  
template < typename T > @.'z* |z  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const XMGx ^mn  
  { <"W?<VjO  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); [+;qWfs B  
} ,Du@2w3Cq  
_@Y"$V]=Vt  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 KkEv#2n  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 A]7<'el=  
>ajuk  
return l(rhs) = r; MhNFW'_  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ~ |6dH  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: :M06 ;:e  
[r(Qs|  
template < typename Tp > r#A_RZ2~@  
class constant_t BT]ua]T+  
  { F*M|<E=  
  const Tp t; oh6B3>>+  
public : #/|75 4]]  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Z,K7Ot0  
template < typename T > %%>_B2vc  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const D3`}4 A  
  { Br}h/!NU/  
  return t; \i!Son.<  
} ,|+Gls  
} ; ;imRh'-V6  
f/,tgA  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 h35Hu_c&  
下面就可以修改holder的operator=了 1"}cdq.  
Z?oG*G:  
template < typename T > oBA`|yW{U  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Cp#)wxi6[y  
  { 3o*FPO7?  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); i(*I@ku  
} *5e+@rD`  
MM?`voj~`p  
同时也要修改assignment的operator() Y>B P?l  
m 41t(i  
template < typename T2 > 'Hw4j:pS  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } m*Lo|F  
现在代码看起来就很一致了。 [$\z'}  
\?DR s  
六. 问题2:链式操作 k6!4Zz_8  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 (DDyK[t+VX  
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。 *XbI#L%>  
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。 Tv5g`/e=Ej  
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。 Tr& }$kird  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct N L'R\R  
HRB[GP+  
template < typename T > :~zv t  
struct result_1 _n"Ae?TP  
  { fj>C@p  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 09S6#;N&  
} ; y,=du  
&3Z?UhH  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: .R5y:O  
99=s4*xzM  
template < typename T > R^*K6Ad  
struct   ref dRI^@n  
  { y#v"GblM  
typedef T & reference; 0:&ZnE}##  
} ; S[,8TErz  
template < typename T > Vw#{C>  
struct   ref < T &> :!fG; )=  
  { cCY/gEv  
typedef T & reference; QvLZg  
} ; Sm-wH^~KA  
9 [jTs3l:  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 5,pSg  
U7iuY~L  
template < typename T > 8' K0L(3[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ;n6b%,s  
  { -x`G2i  
  return l(t) = r(t); M+`H g_#Q  
} xd-XWXc  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 9}29&O  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 BVw Wj-,  
(k`{*!:1a  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 FP^{=0  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: !k&Q 5s:  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ZJ,cQ+fn  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Thr*^0$C  
最后的布局是: {g6Qv-  
                Add ;AJTytE>%  
              /   \ 2; `=P5V  
            Divide   5 #~L h#  
            /   \ J*fBZ.NO  
          _1     3 ILwn&[A0  
似乎一切都解决了?不。 otJ!UfpR8  
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。 bEV<iZDq%  
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。 ^Q+i=y{W  
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: m~#%Q?_ %  
&o3K%M;C?  
template < typename Right > BxK^?b[E8  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const N#C1-*[C  
Right & rt) const *e#<n_%R  
  { 1w(JEqY3h:  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); xI*#(!x"G  
} DI|:p!Nx  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ]aryV?!6  
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。 >q~l21dUi  
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。 ,Gk}"w  
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。 mTNVU@TY=  
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。 `Y=WMNy  
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? 76cG90!Z  
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: X+k}2HvNG  
8 ho[I]  
template < class Action > 9@ 16w  
class picker : public Action b6(p  
  { ]iNEw9  
public : L I>(RMv  
picker( const Action & act) : Action(act) {} %ir:AS k  
  // all the operator overloaded Va VN  
} ; in`aGFQO  
)6KMHG  
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。 h].~#*  
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: `#-P[q<v-  
sbj(|1,ac  
template < typename Right > kql0J|P?  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const C[!MS5  
  { wCf~O'XLw  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {O<l[|Ip  
} C:8_m1Y{  
G` fC/Le  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  7R#+Le)  
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。 _p-t<ytnh  
vsWHk7 9  
template < typename T >   struct picker_maker h N2:d1f0  
  { wkqX^i7ls  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Cv ejb+  
} ; ?Iyo9&1&  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > )}vNOE?X~  
  { 5 < wnva  
typedef picker < T > result; #rO8Kf  
} ; XdLCbY  
#GDe0 8rOw  
下面总的结构就有了: ,#d? _?/:O  
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。 ~=<}\a~  
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。 rNjn~c  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ZQ^r`W9_ +  
至此链式操作完美实现。 ^EG\iO2X  
7@lS.w\#-  
3kcTE&1^  
七. 问题3 :c9U>1`g&  
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。 6 5y+Z  
Y{v(p7pl  
template < typename T1, typename T2 > Hn>B!Bm*  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I1oje0$  
  { rqP FU6  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 7QKr_  
} / N) W2  
:ISMPe3'  
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: 1&;QyTN  
P0H6 mn*  
template < typename T1, typename T2 > wn_b[tdxq  
struct result_2 x8\A<(G_M=  
  { @/ZF` :   
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 9% l%  
} ; Yt|6 X:l  
YEkh3FrbwH  
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? .<tquswg  
这个差事就留给了holder自己。 {-|{xBd  
    )X9W y!w0  
MX4]Vpv  
template < int Order > b@3_L4~  
class holder; .q&'&~!_  
template <> b=~i)`  
class holder < 1 > D +_oVob\  
  { ~4P%%b0,o  
public : K=!Bh*  
template < typename T > fwK}/0%  
  struct result_1 (b'B%rFO  
  { V $z} K  
  typedef T & result; =@k%&* Y?  
} ; upj]6f"(  
template < typename T1, typename T2 > .h0b~nI>>  
  struct result_2 &>e-(4Xu  
  { N2.AKH  
  typedef T1 & result; U=hlu  
} ; Y"-^%@|p  
template < typename T > k} ]T;|h]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^c:Fy+fb  
  { "4vy lHIo  
  return (T & )r; Z|%_oR~b|  
} ;<G=M2  
template < typename T1, typename T2 > N3u((y/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const L\y;LSTU  
  { 6c^e\0q  
  return (T1 & )r1; asY[8r?U  
} \(t@1]&jw  
} ; hs tbz  
~T) Q$  
template <> [<'-yQ{l\  
class holder < 2 > Us+pc^A  
  { J'N!Omz  
public : sdQkT#%y  
template < typename T > ]4;PR("aU  
  struct result_1 }$bF 5&  
  { kcb.Wz~=  
  typedef T & result; JyR/1 W  
} ; sKlDu  
template < typename T1, typename T2 > ooUk O  
  struct result_2 N^Bo .U0\  
  { n_3O-X(  
  typedef T2 & result; 2tal  
} ; ^pJ!isuqu  
template < typename T > `7/Y@}n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const hWH:wB  
  { :1Q!$  m  
  return (T & )r; ChCrL [2  
} 0ez(A  
template < typename T1, typename T2 > B'^:'uG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .BFYY13H  
  { Ok n(pJ0  
  return (T2 & )r2; 2Ry1b+\  
} &3yD_P_3  
} ; %/9 EORdeH  
v@e~k-#  
fu90]upz~  
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> >。 J!:SPQ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: eds26(  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: #> j.$2G>  
|j 6OM{@  
return l(i, j) = r(i, j); B" 3dQwQ  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) I4&::y^ C  
F'hHK.tT  
  return ( int & )i; 8T(e.I  
  return ( int & )j; J/}:x;Y  
最后执行i = j; ~#kT _*sw)  
可见,参数被正确的选择了。 _x!7}O#k  
 A^p[52`  
d> {nQF;c  
qL,tYJ<m%  
wC5ee:u C%  
八. 中期总结 1UKg=A-q  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: OK\A</8r  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 w: >5=mfk  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Y-7^o@y  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor q7"7U=W0  
=2@B&  
^a#X9  
Offu9`DiZ  
=C~/7N,lW]  
ij?  
九. 简化 IEU^#=n  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Zfyo-Wk  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 qG<$Ajiin  
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: &gjF4~W]  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 qbv#I;  
  +-*/&|^等 E8-P"`Qba  
2. 返回引用。 K# Jk _"W  
  =,各种复合赋值等 F{UP;"8'  
3. 返回固定类型。 Ek6MYc8<b~  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 9]e V?yoA8  
4. 原样返回。 $ aUo aI  
  operator, 48Mpf=f`  
5. 返回解引用的类型。 |O"lNUW   
  operator*(单目) :rg5Kt&  
6. 返回地址。 7e<c$t#H  
  operator&(单目) p ZZc:\fJ  
7. 下表访问返回类型。 _r2J7&  
  operator[] 7^g&)P  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 x:QgjK  
  operator<<和operator>> ;$z$@@WC  
P LueVz  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 uV=Qp1~  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: lEV]4 t_H  
9 -rNw?7  
template < typename Left > 0=K9`=5d0  
struct value_return rta:f800z  
  { yR4|S2D3xn  
template < typename T > &o<F7U'R  
  struct result_1 3mOtW%Hl  
  { 3YZs+d.;ib  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; pZeE61c/  
} ; IV)<5'v  
Pcw6!xH  
template < typename T1, typename T2 > LGl2$#x  
  struct result_2 (<)]sp2   
  { AhNq/?Q Q~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; xe*aC  
} ; 4fKC6UR  
} ; q=#} yEG  
RoyPrO [3  
&SrO)  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait CjiVnWSz<  
d$ ^ ,bL2p  
下面我们来剥离functor中的operator() gmm|A9+tv  
首先operator里面的代码全是下面的形式: >Bgw}PI  
X@f "-\  
return l(t) op r(t) $ mI0Bk  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) vPD] hs  
return op l(t) |M+<m">E  
return op l(t1, t2) )LyojwY_g  
return l(t) op )4&cph';  
return l(t1, t2) op -UD\;D?$  
return l(t)[r(t)] qv@$ZLR  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ; k)@DX  
3:C oZ  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: *Q,0W:~-  
单目: return f(l(t), r(t)); 7R\oj8[  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); qcN'e.A  
双目: return f(l(t)); IEzaK  
return f(l(t1, t2)); AU$Uxwz4  
下面就是f的实现,以operator/为例 _~T!9  
1u6^z  
struct meta_divide _-#'j2  
  { ka3u&3"  
template < typename T1, typename T2 > vo#UtN:q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ~SnSEhE  
  { 7bV{Q355P  
  return t1 / t2; /;utcc  
} a(0*um(  
} ; smry2*g  
TEaJG9RU>v  
这个工作可以让宏来做: uNHF'?X  
R>(@Z M&  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 1Y]TA3:  
template < typename T1, typename T2 > \ J52 o g4l  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; <NuUW9+  
以后可以直接用 `YI f_a{  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Iwc{R8BV  
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 GPGm]Gt  
(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。。。) 4A2?Uhp y  
YE9,KVV;$n  
dtc IC0:[  
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 6#QK%[1!>  
Qu]z)";7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7K5P8N ,  
class unary_op : public Rettype P`e!Z:  
  { 6CMub0   
    Left l; f?'JAC*  
public : wV ^V]c?U  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} m2v'WY5u  
`IY/9'vT  
template < typename T > \ 5,MyB2/`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~PHB_cyth  
      { B!\;/Vk  
      return FuncType::execute(l(t)); 7%{ |  
    } *7wAkljP  
=F;.l@:  
    template < typename T1, typename T2 > :bC40@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >z.<u|r2  
      { R]i7 $}n  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); as>L[jyG/  
    } C,.Ee3T  
} ; *Otg*, \  
mI>,.&eo  
-P]sRl3O;  
同样还可以申明一个binary_op 2[ r^M'J  
[Ts"OPb% ~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > hjQ~uqbg  
class binary_op : public Rettype U\sHx68  
  { = hN !;7G  
    Left l; }ga@/>Sl&  
Right r; S*,rGCt'T  
public : w#g#8o>'  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \l@,B +)  
w-0mzk"  
template < typename T > H8'Z#"h  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DHY@akhrK  
      { !eUDi(   
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); K/}rP[H  
    } <bD>m[8,  
EVNY*&p  
    template < typename T1, typename T2 > L^{|uP15N  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PtTHPAKj  
      { 5=1^T@~#&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); jr3ti>,xV  
    } w/IZDMBf|  
} ; Vo"RO$%ow*  
^'ryNa;"  
zrU{@z$l  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Usta0Ag  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 uZ=NSbYsA  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) H/"lAXfb  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 v%RP0%%{s  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! A2n qf^b{#  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 %:2+ o'  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 tu5*Qp\  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) H~E(JLcU  
下面是修改过的unary_op 1Zi,b  
nw6+.pOy  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > shMSN]S_x  
class unary_op A<B=f<N3gV  
  { E.U_W  
Left l; m-jHze`D3  
  E~AjK'Z  
public : D91e\|]  
3q?\r` a  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} T]?n)L,2  
"hy.GWF|*  
template < typename T > 0pSmj2/,.  
  struct result_1 @GvztVYo  
  { Z*FrB58  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; K_ ci_g":  
} ; C*G=cs\i  
np4+"  
template < typename T1, typename T2 > =?-ye!w  
  struct result_2 IO/4.m-aN#  
  { 41_SRh7N  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .n=Z:*JqQ  
} ; MG?0>^F  
}E7:ihy  
template < typename T1, typename T2 > Q 3y;$"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  3S&U!  
  { }>[G5[ \  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); CV{r5Sye  
} 1=]kWp`i  
0Ld@H)  
template < typename T > JO@|*/mL  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LE%7DW(  
  { _H^^y$+1  
  return OpClass::execute(lt(t)); SKW%X8  
} L-9~uM3@\  
ys#i@  
} ; x+G0J8cW  
9RWkm%?  
-$,%f?  
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 3bNIZ#`|MB  
好啦,现在才真正完美了。 (4%YHS8  
现在在picker里面就可以这么添加了: Ve/xnn]'  
?r2#.W  
template < typename Right > $8crN$ye  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 0=="^t_  
  { c1xrn4f@a  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); *;XWLd#  
} Y+3!f#exm  
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。 $:of=WTY(  
MJ\eh>v&  
%r iK+  
k'PQ} ,Vb  
1LY8Ma]E  
十. bind c~o+WI Ym  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 M+!x}$ &v  
先来分析一下一段例子 w%zRHf8C  
O MX-_\")  
nL?oTze*p  
int foo( int x, int y) { return x - y;} H-p;6C<  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 <s@-:;9~  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 U/NBFc:[y:  
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。 JO'>oFv_W  
我们来写个简单的。 c )7j QA  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: :h1pBEiH  
对于函数对象类的版本: zW8*EE+,  
o-cAG{.WC  
template < typename Func > d HJhFw  
struct functor_trait 9*:gr#(5  
  { S:61vD  
typedef typename Func::result_type result_type; Oi} T2I  
} ; <A.W 8b7D  
对于无参数函数的版本: ++Ww88820  
.6~`Ubr}E  
template < typename Ret > pDh se2  
struct functor_trait < Ret ( * )() > "EV!>^Z  
  { &Z^ l=YH,  
typedef Ret result_type; sFDG)  
} ; bOI3^T  
对于单参数函数的版本: !JBae2Z  
n$(p-po  
template < typename Ret, typename V1 > 8by@iQ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > }!TL2er_  
  { _u}4j9T  
typedef Ret result_type; 5yVkb*8HS  
} ; -]:G L>b  
对于双参数函数的版本: /b;K  
BN,>&1I  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > M=]5WZO~A  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > KTEZ4K^o=  
  { jtm?z c  
typedef Ret result_type; dr q hQ  
} ; ir3VTqz  
等等。。。 Pj?Dmk~   
然后我们就可以仿照value_return写一个policy n,O5".aa<  
'!1$9o^$  
template < typename Func > ,DnYtIERo  
struct func_return e &9F\e  
  { l|V;Ys5f  
template < typename T > ~svO*o Wa  
  struct result_1 Jg$xO@.  
  { s:y ^_W)d  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $ex!!rqN|  
} ; VzlDHpG  
Br d,Eg  
template < typename T1, typename T2 > M*pRv  
  struct result_2 insY(.N  
  { B8I4[@m>w\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?nKF6 f  
} ; [*m2  
} ; r(2 R <A  
C+N F9N  
+7}iu/B!9  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 E&~nps8e  
P(omfD4  
template < typename Func, typename aPicker > [{&jr]w`|  
class binder_1 xU9@$am  
  { o'%e I  
Func fn; (S^ck%]]a!  
aPicker pk; p D=w >"  
public : yy(A(}  
bZipm(e  
template < typename T > X21dX`eMN  
  struct result_1 #-cTc&$O;  
  { uL?vG6% ^1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; sY;lt.b  
} ; 'qv;sB.  
] y1fM0  
template < typename T1, typename T2 > `Xo 4q3  
  struct result_2 vH?9\3  
  { #2%([w  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]re'LC!d  
} ; ^lO76Dz~a  
M1u{A^d.Z  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} -)w]a{F  
'dt\db5p  
template < typename T > +2T! z=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b1!@v+  
  { M$&>5n7  
  return fn(pk(t)); {K7YTLWY  
} YL5>V$i  
template < typename T1, typename T2 > m4/}Jx[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :):zNn_>`  
  { d# T?Q_3b  
  return fn(pk(t1, t2)); L0&S0HG   
} )mkS5j`5\  
} ; d\Jji 6W  
&:!ij  
Hq xK\m%,.  
一目了然不是么? V-vlTgemwc  
最后实现bind #/WAzYt{  
|< N frz  
&=-PRza%j  
template < typename Func, typename aPicker > %D^bah f  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) l \}25 e  
  { eF1.VLI  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 1VfSSO  
} f9'] jJ+  
YsAF{  
2个以上参数的bind可以同理实现。 V.,bwPb{9  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 -2lRia  
(2%>jg0M  
十一. phoenix ){tPP$-i=  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: t:9 ZCu ay  
K^ 6+Ily  
for_each(v.begin(), v.end(), o>!JrH  
( Ed=}PrE  
do_ nW&$~d  
[ 6_ ]8\n  
  cout << _1 <<   " , " (9z|a ,  
] l;5`0N?QO  
.while_( -- _1), g8Aj `O  
cout << var( " \n " ) n2E4!L|q  
) 1NGyaI  
); IHVMHOq}'  
]BfR.,,  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: )G4rJ~#@  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Nu+wL>t  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ]Wy.R6  
那么我们就照着这个思路来实现吧: qvTJ>FILT  
@Mr}6x*  
 V IYV92[  
template < typename Cond, typename Actor > %1Jd ^[W  
class do_while xSOoIsL[  
  { LJ l1v  
Cond cd; 6JWGu/A  
Actor act; Mz}i[|U\  
public : .xnQd^qoac  
template < typename T > z'e1"Y.  
  struct result_1 {9'hOi50  
  { M1gP R  
  typedef int result_type; kc|>Q7~{  
} ; X?kPi&ru  
@>CG3`?}  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} @?vLAsp\  
I1~G$)w#  
template < typename T > ,0.|P`|w  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {a@hRY_  
  { F_ _H(}d  
  do `%%?zgY  
    { {\luieG  
  act(t); i&1U4q  
  } :SQ LfOQ  
  while (cd(t)); XX:q|?6_ 4  
  return   0 ; v2(U(Tt  
} Gzj3Ka  
} ; p/4S$ j#Tn  
LEA;dSf  
FQQ@kP$.  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). tgK x4  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 I=K[SY,]9  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 =s6E/K  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 bt0djJRw  
下面就是产生这个functor的类:  .?70=8{  
]}/mFY?7  
4 ;^g MI9  
template < typename Actor > m^5s >hUl  
class do_while_actor XEa~)i{O  
  { *WD;C0?z  
Actor act; ~DK F%}E  
public : mQFa/7FX  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} vs+ We*8H  
AmgWj/>  
template < typename Cond > S\}?zlV  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 9N<*S'Z  
} ; t2Ip\>;9f  
p|b+I"M  
P4i3y{$V  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 EqVsxwa  
最后,是那个do_ SHytyd  
jGJ.Pvc>i  
B<(Pd  
class do_while_invoker  dD:  
  { uAc@ Z-  
public : =rtS#u Y  
template < typename Actor > QCVsVG!sN  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const poTl|y @  
  { RfD{g"]y  
  return do_while_actor < Actor > (act); ]Jja  
} 0`V3s]%iu  
} do_; F\zkyk 4  
z|Hy>|+  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? nMTLD  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 B{[f}h.n  
最后来说说怎么处理break和continue ^).WW  
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。 vYYS .ve  
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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