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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 9$D}j"  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 /F6"uZSt4  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, y=Z[_L!xr  
&WOm[]Q4  
+\?+cXSc  
mq(-L  
  class filler c6AwO?x/  
  { fzOh3FO+  
public : mA"[x_  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} piqh7u3~  
} ; Ya(3Z_f+VZ  
vU(fd!V ?  
v*c"SI=@M=  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: lJ,\^\q  
8kvA^r`  
>V4r '9I  
e)m6xiZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); :))&"GY  
1Zi` \N4T  
Y0J:c?,  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 +SW|/oIU  
MWK)Bn  
l/"!}wF  
&N]e pV>  
二. 战前分析 YY(_g|;?8  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 _dW#[TCF  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 IiJ$Ng  
,~DKU*A_~  
)u4=k(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2%9L'-  
  /* --------------------------------------------- */ U"oHPK3"TA  
vector < int *> vp( 10 ); )rlkQ'DN  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); QpRk5NeLe  
/* --------------------------------------------- */ H9(UzyN>i  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); *ae)<l3v  
/* --------------------------------------------- */ 6q!Q(_  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); o6:bmKWE  
  /* --------------------------------------------- */ ] SLeWs  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); AEDBr<  
/* --------------------------------------------- */ 6y57m;JW/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); (ti!Y"e2  
o*2Mjd]r  
9U4[o<G]=  
Z9q4W:jyS  
看了之后,我们可以思考一些问题: IKaW],sr#  
1._1, _2是什么? =e0MEV#s.  
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。 C'{B  
2._1 = 1是在做什么? -$Kc"rX  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 g9NE>n(3  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 s@GE(Pu7  
1ox#hQBoS  
+U%epq  
三. 动工 >< P<k&  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: !ZvVj\{  
%d40us8E  
^f-)gZ&  
vK+!m~kDu  
template < typename T > .o,-a>jL  
class assignment 2v;&`04V<  
  { <a&xhG}  
T value; aQf2}kD  
public : lQ4^I^?m  
assignment( const T & v) : value(v) {} _MuzD&^qE  
template < typename T2 > uXvE>VpJG  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } G N=8;Kq%  
} ; J!G92A~*]  
&4 #%xg  
cIa`pU,6A  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 t F 7u-  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment *5?Qam3  
|T/s>OW  
{'B(S/Z 7  
qh&q <M  
  class holder Z;BEUtR c  
  { r dtzz#7  
public : ~66v.`K!  
template < typename T > A f!`7l-  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const E:+r.r"Y  
  { 6@3v+Vf'  
  return assignment < T > (t); !!8;ZcL}Z  
} ZX.,<vumSy  
} ; g& f)WQ(  
-3wid1SOm  
Aq7`A^1t$  
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: )OucJQ  
0pl'*r*9  
  static holder _1; "u&7Y:)^wr  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 mG\9Qkom|  
/~7M @`1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); mG@[~w+  
而不用手动写一个函数对象。 RlU?F  
R>1oF]w  
`ZO5-E  
.6y*Z+Zg  
四. 问题分析 lbw+!{Ch  
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。 &5sPw^{,H  
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。 dM19;R@4  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 bY*_6SPK4  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 |id7@3leu  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 6#Y]^%?uy  
< <Y]P+uU  
五. 问题1:一致性 lw?C:-m  
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?| %[ *+  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 (~! @Uz5  
* CAz_s<  
struct holder .y_~mr&d  
  { )"|wWu  
  // CdcB E.%<  
  template < typename T > p]?eIovi  
T &   operator ()( const T & r) const zf5%|7o  
  { hkV*UH{  
  return (T & )r; W<[7LdAB  
}  j0O1??  
} ; /L2n ~/  
mo= @Zt  
这样的话assignment也必须相应改动: <7B;_3/  
/R?*i@rvf  
template < typename Left, typename Right > X7:Dw]t  
class assignment dS \n 2Qb  
  { 3-n&&<  
Left l; \ $t{K  
Right r; NwQ$gDgu t  
public : 3UZ_1nY  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4`cfFowK~  
template < typename T2 > {ehYE^%N  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } x^Qij!mB%  
} ; t\!5$P  
RZSEcRlN  
同时,holder的operator=也需要改动: iEy2z+/"^  
J p%J02  
template < typename T > ;j(*:Nt1  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const l^o>7 cM  
  { R`@7f$;wG  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); a8%T*mk(  
} +|K,\ {'U  
~ 7Nqwwx  
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。 aO9\8\^  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 N[O_}_  
9o6qN1A0g  
return l(rhs) = r; rXip"uz(K>  
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。 S"87 <o  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: }v?l0Gk(  
%?qzP '  
template < typename Tp > E)X_  
class constant_t #>BC|/P}  
  { 2(e;pM2Dq  
  const Tp t; =&qfmq  
public : ANj%q9e!Yi  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} #-R]HLW*  
template < typename T > qEdY]t   
  const Tp &   operator ()( const T & r) const vt5>>rl  
  { !y!s/i&P%  
  return t; @cm[]]f'l  
} ^r]-v++  
} ; 4K4u]"1  
~EYdEqS)  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 w> Ft5"z  
下面就可以修改holder的operator=了 |c-`XC2g  
C)9-{Yp  
template < typename T > gq~`!tW'  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const `$3P@SO"  
  { |Xv\3r  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); `fVzY"Qv k  
} F%{z E ANm  
HJ!)&xT  
同时也要修改assignment的operator() @OHNz!Lj:d  
'Nx"_jQ  
template < typename T2 > F[.IF5_  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 2Y=Q%  
现在代码看起来就很一致了。 uHDUuK:Ur  
Kj6+$l   
六. 问题2:链式操作 6e}T zc\@(  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 A?)(^  
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。 v yP_qG  
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。 td#m>S  
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。 +yHzp   
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct  e+@.n  
7bJM $  
template < typename T > A7|x|mW  
struct result_1 '64/2x  
  { do%.KIk  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 6skd>v UU  
} ; =3,Sjme  
nXxnyom,  
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: C{ Z*5)  
(hv}K*c{  
template < typename T > W`n_m&Y\  
struct   ref .=c@ps  
  { ^4saB+qm  
typedef T & reference; ZQ[s:  
} ; qEkhgJqk  
template < typename T > Ac[;S!R  
struct   ref < T &> 2"Y=*s  
  { 1fF\k#BE-%  
typedef T & reference; BMhuM~?(  
} ; rmI@ #'  
;:Kc{B.s  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: q93V'[)F  
`]Vn[^?D  
template < typename T > $,T3vX]<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const .3 ^*_  
  { i\MW'b  
  return l(t) = r(t); m :]F &s  
} er!+QD,EM  
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。 7G_lGV_  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Aca ?C  
|C t Q  
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 <R#:K7> O  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: s: MJ{r(s  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 $5>x)jr:w+  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ,z0E2  
最后的布局是: :!,.c $M  
                Add 81wmKqDEs  
              /   \ eA/}$.R  
            Divide   5 a6o p  
            /   \ -ktYS(8&  
          _1     3 WxF@'kdn*,  
似乎一切都解决了?不。 T9'5V@  
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。 ;[Hrpl S  
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。  R"PO@v  
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: Q@UY4gA '  
q{)Q ?E  
template < typename Right > %E2C4UbY  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 2Xfy?U  
Right & rt) const <^8OYnp  
  { ?Ye%k  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); WF <*rl  
} +Nka,C^O"  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ;!>>C0s"  
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。 cACnBgLl  
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。 OL#RkD  
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。 [dXRord  
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。 VU|Cct&)  
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? I~c}&'V  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: DAd$u1  
G@S'_  
template < class Action > 11yS2D   
class picker : public Action ve= nh]N  
  { g|4v>5Y  
public : H Sk}09GV  
picker( const Action & act) : Action(act) {} .ZH5^Sv$vp  
  // all the operator overloaded :.\h.H;  
} ; c1_?Z  
{*4Z9.2c*  
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。 \V.U8asfI  
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: s-xby~  
VnMiZAHR  
template < typename Right > E}=F   
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ~3m} EL  
  { 'MIM_m)H  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); z[_Gg8e  
} O<w7PS  
knZ<V%/e  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > a^&3?3   
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。 g/soop\:  
px_%5^zRQ  
template < typename T >   struct picker_maker BRMR> ~k(  
  { C/pu]%n@4  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ^kpu9H  
} ; &]/.=J  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > <3Hu(Jx<O  
  { iD9hqiX&  
typedef picker < T > result; MMUw+jM4  
} ; #Y<b'7yJ  
b ~FmX  
下面总的结构就有了: aD3Q-a[  
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。 5($ '@u  
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。 pG:)u cj  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 u@zBE? g  
至此链式操作完美实现。 -^7n+ QX  
uc;QSVWGy8  
9Uh nr]J.  
七. 问题3 Y~M  H  
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。 h9J  
S b3@7^  
template < typename T1, typename T2 > uw@|Y{(K r  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jDc5p3D&[]  
  { wD&b[i  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); J&6]3x  
} Z?-l-s K  
T/C1x9=?  
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: W1J7$   
V|fs"HY  
template < typename T1, typename T2 > [HENk34  
struct result_2 uJ$!lyJ6L  
  { !xK`:[B  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; )Hy|K1  
} ; pc%_:>  
1 {V*(=Tp  
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? 5ERycC y  
这个差事就留给了holder自己。 C zvi':  
    WChJ <[]W  
AHR%3W  
template < int Order > `p%&c%*A  
class holder; #yVY! +A  
template <> izi=`;=D^  
class holder < 1 > zKk2>.  
  { ABp/uJI)  
public : 5<ycF_  
template < typename T > Kq';[Yc  
  struct result_1 s0"1W"7vh  
  { !(Y23w*  
  typedef T & result; f"5vpU^5*  
} ; [nlW}1)46  
template < typename T1, typename T2 > Tce2]"^;  
  struct result_2 `D%bZ%25c  
  { uIvE~<  
  typedef T1 & result; U{o0Posg  
} ; cf0D q~G  
template < typename T > HIi 5kv]}|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const O=St}B\!m  
  { MLcc   
  return (T & )r; 3l 0>  
} m>6,{g)  
template < typename T1, typename T2 > pemb2HQ'4j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const S0Y$$r  
  { nV%1/e"5  
  return (T1 & )r1; BS;_l"?  
} b#^UP  
} ; ~V"D|U;i +  
.~6p/fHX  
template <> DO$jX 4  
class holder < 2 > |L4K#  
  { :- ydsR/  
public : _S#uxgL<  
template < typename T > }4kd=]Nk  
  struct result_1 1G+42>?<1  
  { Ed)t87E  
  typedef T & result; ><[($Gq`g  
} ; ,P<n\(DQ  
template < typename T1, typename T2 > Kuy,qZv!"  
  struct result_2 P/?`  
  { "el}@  
  typedef T2 & result; N$H0o+9-Y  
} ; AjK'P<:/  
template < typename T > g#1_`gK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Jn. WbS  
  { g~Zel}h#  
  return (T & )r; ,\f!e#d  
} `Q*L!/K+  
template < typename T1, typename T2 > nmVL%66K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const { CkxUec  
  { _d&FB~=  
  return (T2 & )r2; @U(D&_H,K  
} : \w\K:  
} ; ]dc^@}1bN  
A\_cGM2  
2hl'mRW  
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> >。 5~CHj  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 0I4RZ.2*Y  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: a="Z]JGk  
*.AokY)_a  
return l(i, j) = r(i, j); 4QZ -7_  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Im1e/F]  
[MYd15  
  return ( int & )i; eW]K~SPd7  
  return ( int & )j; h \b]>q@  
最后执行i = j; B]q &?~  
可见,参数被正确的选择了。 { D1.  
T2 0dZ8{y  
_YY:}'+  
*?K3jy{  
hp!UW  
八. 中期总结 `ej  
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: 2;NIUMAMM  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Q uy5H  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Kgi%Nd  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor RiF~-;v&  
a 1Qg&s<  
Tz1St{s\  
{mMrD 5  
T&I*8 R~  
!j6]k^ra  
九. 简化 67Z|=B !7  
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。 . Yg)|/  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 >z1RCQWju  
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: O2?ye4uq  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ._"U{ f2V  
  +-*/&|^等 ](4V 3w.  
2. 返回引用。 HiEXw}Hkz  
  =,各种复合赋值等 q-3%.<LL  
3. 返回固定类型。 LZV  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) xj iMM>|n  
4. 原样返回。 !dYkvoQNn  
  operator, ad8kUHf  
5. 返回解引用的类型。 R}a,.C  
  operator*(单目) Sve~-aG  
6. 返回地址。 ;=Jj{FoG%  
  operator&(单目) Slcf=  
7. 下表访问返回类型。 DHJh.Y@H  
  operator[] iTi<X|X  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 IM}T2\tZ}  
  operator<<和operator>> p mcy(<  
J (Yfup  
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。 .G#S*L  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: iV[g.sP-  
s (J,TS#I]  
template < typename Left > B0NKav  
struct value_return #Na3eHT  
  { d>eVR  
template < typename T > CeoK@y=o  
  struct result_1 "d>{hP  
  { r}MXXn,f  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ` ZXX[&C  
} ; "?hEGJ;m"  
F`3c uL[N  
template < typename T1, typename T2 > dX: (%_Mn  
  struct result_2 at${^,&  
  { z@^[.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; meT~b  
} ; C] qY  
} ; 2f16 /0J@  
~T9%%W[  
R$4&>VBu  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait E$; =*0w  
oJbD|m  
下面我们来剥离functor中的operator() wIz<Y{HA=  
首先operator里面的代码全是下面的形式: .a1WwI  
]d}Z2I'  
return l(t) op r(t) <ZxxlJS)6  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) k:Sxs+)?1  
return op l(t) $R%xeih1fz  
return op l(t1, t2) pHEhB9_A!  
return l(t) op YA O, rh  
return l(t1, t2) op Wo2TU!  
return l(t)[r(t)] 8i=J(5=  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 2ixg ix  
B1 oi]hDy  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: :XEP:8  
单目: return f(l(t), r(t)); c_<m8b{AEF  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); X"YH49?  
双目: return f(l(t)); o {Sc  
return f(l(t1, t2)); {$)zC*l  
下面就是f的实现,以operator/为例 r5> FU>7'  
oE[wOq +  
struct meta_divide j<>E Fd  
  { #ok1qT9_  
template < typename T1, typename T2 > A&rk5y;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) O7 %<(  
  { &duWV6Acw  
  return t1 / t2; XYhN;U}Z  
} at]=SA  
} ; W'u6F-$2  
P% _cIR  
这个工作可以让宏来做: I?LJXo\O  
sxIvL7jl  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ j+"i$ln+s  
template < typename T1, typename T2 > \ ^EWkJW,Yc  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; :#1{c^i%3  
以后可以直接用 z$$ E7i  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 9{@[ l!]W  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 m.e+S,i  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ]l7) F-v  
kg?[   
R7}=k)U?d@  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 e3,TY.,Ay  
-U~]Bugvh  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > A!\ouKyayS  
class unary_op : public Rettype Ppi/`X  
  { Md(AqaA  
    Left l; AM  cHR=/  
public : >UvLeS2h:y  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} $$ouqLu  
X ptb4]  
template < typename T > 9J h"1i>x2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jh0``{  
      { l{ja2brX  
      return FuncType::execute(l(t)); JpqZVu"7  
    } 8\HL8^6c5  
<0T5W#H`D  
    template < typename T1, typename T2 > 4$.$j=Ct."  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GTL gj'B  
      { "<ua G?:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); iq2)oC_  
    }  al/Mgo  
} ; 9o5W\.A7[D  
%Z9&zmO  
.'N:]G@!  
同样还可以申明一个binary_op {\z&`yD@  
|C}n]{*|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 07 [%RG  
class binary_op : public Rettype "} =RPc%9  
  { 2u9O+]EP  
    Left l; l?Vm/YXb  
Right r; I,;@\  
public : P"d7Af  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Y|JC+ Ee  
$BHbnsaQ  
template < typename T > 5p!X}u ]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^'>kZ^w0  
      { ^f*}]`S  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 1{D_30sG.  
    } M &`ZF  
:j_OO5b!  
    template < typename T1, typename T2 > &N4Jpa}w/%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zY_xJ"/9  
      { W <.h@Rz+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); bW03m_<M<1  
    } ,{DZvif   
} ; ms9zp?M  
!_EL{/ko  
W,<L/ZKJ  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 4Ufx,]  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 GP=i6I6C  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) |m{Q_zAB  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 8 Z|c!QIU  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 4#hDt^N~  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 _ nFsC  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 \i1>/`F  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) :lf;C T6$  
下面是修改过的unary_op OSP#FjH  
/8m2oL\<  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > wkNf[>jX?  
class unary_op hLF+_{\C|  
  { ~q0g7?}&  
Left l; '2)c;/-E  
  DXX(qk)6  
public : xW|^2k  
7C~qAI6Eg  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} HqM>K*XKU  
MtE18m "z  
template < typename T > 9gjI;*(z1  
  struct result_1 _<Hx1l~  
  { R}~p1=D  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9J>b6   
} ; ^Ej4^d  
/P_1vQq  
template < typename T1, typename T2 > dzA5l:5  
  struct result_2 IX/FKSuq  
  { $BIQ# T>qK  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; OPm ?kr  
} ; g7*"*%v 2  
38Rod]\E  
template < typename T1, typename T2 > $7Sbz&)y3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const si`{>e~`6P  
  { @q=l H *=  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); WY=RJe2  
} _PTo !aJL  
{8L)Fw  
template < typename T > 31BN ?q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y# <38+Gd  
  { HbQvu@  
  return OpClass::execute(lt(t)); #Bo/1G=  
} P<+y%g(({  
m3|KIUP  
} ; %y@iA91K  
@\~qXz{6J  
!A R$JUnX  
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 6Mpbmfr  
好啦,现在才真正完美了。 C):RE<X  
现在在picker里面就可以这么添加了: B_f0-nKP  
m>po+7"b  
template < typename Right > 9ICC2%j|  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const fX.V+.rj  
  { ]>utLi5dX  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); o;#{N~4[$  
} W@S'mxk#*  
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。 @ mzf(Aq  
.3;bUJ1  
@G/':N   
kBPFk t2  
m7:E7 3:  
十. bind Salu[)+?  
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。 [\9WqHs  
先来分析一下一段例子 E\M{/.4 4  
` eB-C//  
1[k~*QS  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 9JF*xXd>Q  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 )9,*s !)9  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 2>{_O?UN  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 \L#BAB6z  
我们来写个简单的。 uj.~/W1,!  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Lh=~3  
对于函数对象类的版本: WY@x2bBi  
9"yBO`  
template < typename Func > =k4yWC5-  
struct functor_trait !g? ~<`   
  { qZ!1>`B  
typedef typename Func::result_type result_type; \!UNa le  
} ; S"|sD|xOb  
对于无参数函数的版本: (xU+Y1*g"%  
{Y5h*BD>  
template < typename Ret > my#qmI  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Isq3YY  
  { 9Ao0$|@b  
typedef Ret result_type; {GF>HHQb  
} ; ^qpa[6D6x  
对于单参数函数的版本: vOYcS$,^X%  
.js4)$W^  
template < typename Ret, typename V1 > '-#6;_ i<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > +n(H"I7cU  
  { ,2>:h"^  
typedef Ret result_type; b("JgE`  
} ; YY I  
对于双参数函数的版本: -X@;"0v  
oeXNb4; 4  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > >J=x";,D|~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > YtQKsM  
  { FV/xp}nz  
typedef Ret result_type; T0_9:I`&  
} ; wAHb 5>!  
等等。。。 syh0E= If_  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy H+zn:j@~L  
\Rn.ug  
template < typename Func > AK<ZP?0  
struct func_return x7e  
  { f}4c#x  
template < typename T > [BhpfZNKRA  
  struct result_1 S&-sl   
  { Zn3iLAPBX  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; QnxkD)f*0  
} ; gb:Cc,F,%  
yZ&By?.0  
template < typename T1, typename T2 > yZ:|wxVY  
  struct result_2 F *; +-e  
  { |xzqYu?o  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $2BRi@  
} ; ~4}m'#!  
} ; P's<M  
)ymF: ]QC  
*DkA$Eu3u  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 u2<:mu[|P  
Oe9{`~  
template < typename Func, typename aPicker > 0jv9N6IM  
class binder_1 z>j%-3_1  
  { Y tGH>0}h  
Func fn; G%YD2<V  
aPicker pk; @6*<Xs =  
public : y<F$@  
zJ9ZqC]  
template < typename T > z!Kadqns  
  struct result_1 hl~(&D1^  
  { ;$i9gP[|m  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; @ x*#7Y  
} ;  v )7d  
(I.uQP~H  
template < typename T1, typename T2 > Cu;X{F'H  
  struct result_2 `j>qOT  
  { <O$'3 _S"D  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; l%Sz6  
} ; tzpGKhrk6  
jo<sN  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} N 5/TV%u  
0'97af  
template < typename T > SATZ!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qUtVqS  
  { XQ(`8Jl&^  
  return fn(pk(t)); ciC4V^f  
} oU~V0{7g  
template < typename T1, typename T2 > '%RMpyK~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1rPeh{SZ  
  { bT{P1nUu  
  return fn(pk(t1, t2)); =As'vt 0  
} #UND'c(5  
} ; <2cq 0*$  
l}Xmm^@)  
?7&VT1  
一目了然不是么? A v2 _A  
最后实现bind 3C,e>zE}  
)%j)*Ymz;  
1}jE?{V*  
template < typename Func, typename aPicker > XVv7W5/q]  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) s?Q`#qD  
  { &\p :VF.  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); %oor7 -l  
} g"Ii'JZ?  
wFqz.HoB  
2个以上参数的bind可以同理实现。 mOXI"q]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。 *znCe(dd  
%Vt@7SwRJ  
十一. phoenix t1Jz?Ix6%  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: M3z7P.\G  
;? :,L  
for_each(v.begin(), v.end(), >a4Bfnf"eI  
( zV80r+y  
do_ T@Q<oNU  
[ df J7Dhn  
  cout << _1 <<   " , " Ej34^*m9k  
] a|s=d  
.while_( -- _1), [\.>BK  
cout << var( " \n " ) gdG: &{|x  
) ))KsQJ"V  
); Z#J{tXZc  
' xi..  
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: '6WDs]\  
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 l%w7N9  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 z:fhq:R(  
那么我们就照着这个思路来实现吧: U_8I$v-~  
0~S<}N  
mMjVbeh[  
template < typename Cond, typename Actor > / 9;Pbxn  
class do_while rRt<kTk!U  
  { 7I44BC*R~  
Cond cd; E Fv+[  
Actor act; eqf~5/Z  
public : L+kS8D<  
template < typename T > eD(a +El}  
  struct result_1 /6.b>|zF  
  { JWdG?[$  
  typedef int result_type; G7=8*@q>:  
} ; a #0{tZd  
'{u#:TTj  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} kg@J.   
Q?;ntzi  
template < typename T > }N|/b"j9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e.kt]l  
  { {r}}X@|5  
  do v}mmY>M%  
    { 2bC%P})m  
  act(t); PJ.jgN(r  
  } pxC5a i  
  while (cd(t)); f 0#V^[%Q  
  return   0 ; ^R$dG[Qf  
} j,-7J*A~  
} ; F>Oh)VL,Ev  
~VGK#'X:  
$.cGRz  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). |S}*M<0  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 gjWH }(K  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 a[!d)Y:zx  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ;7A,'y4f  
下面就是产生这个functor的类:  "O 'I  
[aC9vEso!  
!Yf0y;e|:  
template < typename Actor > %jf gncW  
class do_while_actor dEp=;b s  
  { hzH5K  
Actor act; O:x%!-w  
public : PWU#`>4  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} =w8 YZs8w  
Lgfr"{C  
template < typename Cond > srkOa d  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ou-;k }  
} ; /W>"G1)  
7L6M#B[)e5  
?n+\T'f!  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 q<8HG_  
最后,是那个do_ Z}C%%2Iz  
aKy|$ {RC  
%G&v@R  
class do_while_invoker <coCu0  
  { J)-> 7h =  
public : A~>=l=  
template < typename Actor > y_&XF>k91  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const X9j+$X \j  
  { =R"tnjR  
  return do_while_actor < Actor > (act); N-|Jj?c  
} bW|y -GM  
} do_; O5?Eb  
ZIl<y{  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?  gk#rA/x  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 f+Go8Lg=M  
最后来说说怎么处理break和continue 3"n8B6  
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。 "lZ<bG  
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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