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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 2uLBk<m5c  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 |qz&d=>  
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, XJ e}^k  
2KtK.2;7  
a4\j.(w)$D  
X+kgx!u'y  
  class filler 2Og<e|  
  { ,#U[)}im  
public : DPr~DO`b  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} RmRPR<vGW  
} ; $0XR<D  
)f,9 h  
m^gxEPJK  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: sf"vii,1A  
MFQyB+Z  
c<,R,D R  
aUk]wiwIR9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); E<sd\~~A:  
JA~q}C7A7o  
Y49&EQ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 N;gY5;0m  
aM+Am,n`@  
B *%ey?  
)kDB*(?  
二. 战前分析 nrg$V>pD  
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。 "p]!="\  
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 7~Z(dTdSG  
(0E<Fz V  
:!ablO~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); WG*),P?  
  /* --------------------------------------------- */ A DVUx}  
vector < int *> vp( 10 ); hBi/lHu'  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Mj`g84  
/* --------------------------------------------- */ |]5`T9K@b#  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); "x3x$JQZy  
/* --------------------------------------------- */ D)tL}X$  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 0.)q5B`  
  /* --------------------------------------------- */ )H(i)$I  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); XAZPbvG|$  
/* --------------------------------------------- */ /j-c29nz  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ;Z); k`j  
[kf6bf@  
+Fb+dU  
%n 6NVi_[  
看了之后,我们可以思考一些问题: /@B2-.w  
1._1, _2是什么? WK0:3q(P  
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。 6MNrH  
2._1 = 1是在做什么? :b] \*  
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。 \FIM'EKzu!  
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。  &Ufp8[  
yLPP6_59$  
l <p(zLR  
三. 动工 ,0c]/Sd*p  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: pu5%$}dBE  
q@g#DP+C  
Dt! <  
(eAz nTU  
template < typename T > 7>=  
class assignment }Ogb|8  
  { bh(} f.@ 9  
T value; hpgOsF9Lh  
public : <4n"LJ9  
assignment( const T & v) : value(v) {} @lWYc`>}  
template < typename T2 > D|*yeS4>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } K|Eelhm  
} ; D5!#c-Y-  
1_};!5$.  
1tLEKSo+  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 --EDr>'D5P  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment  +#\7 #Y  
sF>O=F-7  
4jSYR#Hqp`  
mFeR~Bi>!  
  class holder zdw* ?C  
  { wX$|(Y }  
public : OADW;fj  
template < typename T > Ot)S\s>  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const G<* Iw>ep  
  { C1+f\A|9FP  
  return assignment < T > (t); '4_c;](W  
} >bd@2au9!  
} ; ~sZ$`t  
U>OAtiq JX  
I,<?Kv  
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: =Z{jc  
?J,,RK.  
  static holder _1; @ meT8S9t  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 2W2T  
?T.=y m  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); I$MlIz$l v  
而不用手动写一个函数对象。 a#k7 aOT0  
c& I  
&=MVX>[  
`lQ;M?D  
四. 问题分析 \Z,{De%  
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。 <&#MX  
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。 k'k}/Hxub  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Rj4C-X 4=  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 vQ]d?Tp  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ([ -i5  
R}cNhZC  
五. 问题1:一致性 ec`re+1r  
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?| #4lIna%VX  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 {z\K!=X/  
rlGv6)vb  
struct holder -7]j[{?w  
  { )$1>6C\  
  // T2/:C7zL  
  template < typename T > a+cDH  
T &   operator ()( const T & r) const gb|;]mk*"  
  { ]%y>l j?Y  
  return (T & )r; 46pR!k  
} J8i,[,KcE  
} ; ~\8(+qIv%f  
d,?Tq  
这样的话assignment也必须相应改动: KPI96P  
:vX%0|  
template < typename Left, typename Right > Fi67"*gE  
class assignment ZX64kk+  
  { )UM^#<-  
Left l; jw9v&/-  
Right r; _Z!@#y@j  
public : GGhk~H4OP  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} i#hFpZ6u  
template < typename T2 > SJ<v< B  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } yi*EobP  
} ; A=5Ebu!z  
KX]!yA  
同时,holder的operator=也需要改动: g&y^r/  
%T\hL\L?  
template < typename T > $xbW*w  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const k}Q<#   
  { \ ZE[7Ae  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); pA8As  
} W>i"p~!  
];4!0\M  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 U: Wet,  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 rv(?%h`  
4l%1D.3-O  
return l(rhs) = r; 5K2K'ZkI  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Z#L4n#TT  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: )S(Ly.  
XC)9aC@s  
template < typename Tp > *; ]}`r  
class constant_t }ePl&-9T  
  { *=2W:,$  
  const Tp t; U31@++C[  
public : <K`E*IaW  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} j7gw?,  
template < typename T > eu9*3'@A  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 4$[o;t>  
  { CDRbYO  
  return t; eF22 ~P  
} j&oRj6;Ha+  
} ; #}FUau$  
V(F9=r<X  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 sqtz^K ROM  
下面就可以修改holder的operator=了 U]~@_j  
D,ZLo~  
template < typename T > |DJ8 "T]E  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Leb|YX  
  { #YYJ4^":k  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ~cCMLK em  
} 5C9b*]-#  
G:":CX"O(  
同时也要修改assignment的operator() 5EcVW|(  
(+epRC  
template < typename T2 > 7!pKlmQ  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } DJL.P6-W  
现在代码看起来就很一致了。 $VvgzjrH  
'v~'NWfd  
六. 问题2:链式操作 PnA{@n\  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 !T][c~l  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 `.@sux!lu  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 0DmA3  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 .{h"0<x  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct BZ?Ck[E]Z  
|cf-S8pwY  
template < typename T > `a4&_`E,p  
struct result_1 5b7(^T^K  
  { hOU H1m.  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 'UIFP#GtFO  
} ; *G> x07S)~  
MhD'  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: fw jo?  
oNAnJ+_  
template < typename T > igfQ,LWe!  
struct   ref &Mk!qE<:N  
  { ]=q auf>3  
typedef T & reference; _TOWqV^  
} ; J8alqs7  
template < typename T > );7 d_#  
struct   ref < T &> ,G t!nm_  
  { QDg5B6>$  
typedef T & reference; @@Ybg6.+*  
} ; N3|:MMl  
$u!(F]^  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 1+; bd'Ie  
}} =n]_f  
template < typename T > !H\o Qv-I  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const sv% X8  
  { hpF_@n  
  return l(t) = r(t); FfJp::|ddr  
} j8` B  
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。 "/aZ*mkjfJ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 PN l/}'  
j2MA['{  
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 O8@65URKx  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 0Idek  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 -[7+g  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ?ZlXh51  
最后的布局是: h9H z6 >  
                Add 4d@yAr}  
              /   \ DWt|lO  
            Divide   5 K6IT$$g  
            /   \ .[O{,r  
          _1     3 2`$*HPj+G  
似乎一切都解决了?不。 gT+g@\u[  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 a|7C6#iz$  
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。 /:4J  
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: @.eN+o9|  
?$f.[;mh  
template < typename Right > 4H-eFs%5  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Trv}YT.  
Right & rt) const :W*yfhLt  
  { i< ^X z  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Y\]ZIvTSb  
} )}@D\(/@  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 avRtYL  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 cAW}a  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Vke<; k-  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 f CU]  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 _`udd)Y2  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? Z!"-LQJ  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: k<<x}=  
VhUWws3E  
template < class Action > m^3x%ENZ  
class picker : public Action \)~d,M}kK  
  { el9P@r0  
public : !<p,G`r  
picker( const Action & act) : Action(act) {} u5oM;#{@-  
  // all the operator overloaded |2j,  
} ; = j1Jl^[  
>a?Bk4w  
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。 e'3V4iU]  
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: ="voJgvw  
Tz @=N]D  
template < typename Right > J?8Mo=UZz  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const BIWe Hx  
  { d+q],\"R  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); duY?LJ@g  
} {cXr!N^K  
&>JP.//spi  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > o P`l)`  
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。 6m:$mhA5  
GmH DG-  
template < typename T >   struct picker_maker [Yt{h9  
  { hC\ l \y  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ( s3k2Z  
} ; E!9WZY  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > k H.dtg_  
  { r:g\  
typedef picker < T > result; f$C{Z9_SX  
} ; %~!4DXrMk  
1+FVM\<&  
下面总的结构就有了: q?}C`5%D  
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。  k[r^@|  
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。 vE:*{G;Y  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 keAoJeG,J  
至此链式操作完美实现。 EQm{qc;  
&:  Q'X  
6.D|\;9{c  
七. 问题3 cpdESc9W  
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。 W8d-4')|  
_Si=Jp][  
template < typename T1, typename T2 > ?})A-$f ~  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i>Q!5  
  { dCd~]CI  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Nz dN4+  
} ukiWNF/  
aK_5@8+ZD  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: F)^0R%{C  
:21d  
template < typename T1, typename T2 > dQ`Tt- n  
struct result_2 =:]ps<Qx  
  { h&>3;Lj  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; cb}zCl j o  
} ; *[[Gu^t^!  
d0(zB5'}  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? E4 X6f  
这个差事就留给了holder自己。 y:;.r:  
    @2>UR9j  
F/oqYk9`  
template < int Order > q1}!Okr"2  
class holder; xuioU  
template <> ;U* /\+*h  
class holder < 1 > /v 8"i^;}  
  { Q~N,QMr)k&  
public : 981-[ga `Y  
template < typename T > j"qND=15  
  struct result_1 Nfa&r  
  { 5XKTb  
  typedef T & result; \,#$,dUXD  
} ; l\UjvG  
template < typename T1, typename T2 > mwAN9<o  
  struct result_2 I  C  
  { [HILK `@@  
  typedef T1 & result; FIq'W:q:  
} ; meX2Y;  
template < typename T > J2z/XHS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %qc_kQ5%  
  { $[|(&8+7  
  return (T & )r; ]m+%y+  
} |v!N1+v0  
template < typename T1, typename T2 > QOWGQl%!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const pD<w@2K  
  { $.`o  
  return (T1 & )r1; ER"69zQg|2  
} (0 T!- hsP  
} ; \L Q+ n+  
_C !i(z!d  
template <> @DysM~I  
class holder < 2 > ,L<JG  
  { X*2W4udF  
public : cH5i420;aO  
template < typename T > JEto_&8,C  
  struct result_1 N~)-\T:ap  
  { QH'*MY  
  typedef T & result; :&BPKqKp  
} ; Q}AZkZ  
template < typename T1, typename T2 > q`<vY'&1  
  struct result_2 <[dcIw<7  
  { & zDuh[j}  
  typedef T2 & result; f.6>6%l  
} ; dNe!X0[  
template < typename T > iWCYK7c@.-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const xC)bW,%  
  { 6GxLaI  
  return (T & )r; ` Ig5*X4|  
} FV^jCseZ  
template < typename T1, typename T2 > 6`e{l+c=F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7]VR)VAM  
  { )9eI o&Nl  
  return (T2 & )r2; )-2Nc7  
} d/d)MoaJ*t  
} ; h P6f   
B;9,Qbb  
!l[;,l   
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 F[ E'R.:  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 4"P9z}y=i  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: o 4F'z  
MPB[~#:  
return l(i, j) = r(i, j); 7b"fpB  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) | eBwcC#^  
`J.,dqGb  
  return ( int & )i; Sdq}?-&Sa  
  return ( int & )j; alb3oipOB  
最后执行i = j; Y% iqSY  
可见,参数被正确的选择了。 @O#!W]6NT6  
Cut~k"lv  
VX)8 pV$  
65LtCQ }  
*;A ;)'  
八. 中期总结 D \ rns+  
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: |1@O>GG  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 j,YrM?Xdo  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ZLQmEF[>  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor !#0)`4O  
j<^!"_G]*?  
5%,3)H{;t  
r^ r+h[V  
Zl>SeTjB-  
^6W}ZLp  
九. 简化 k~[jk5te  
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。 #49l\>1 z  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 H{}&|;0  
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: E*'YxI  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。  Zmu  
  +-*/&|^等 B}"R@;N  
2. 返回引用。 3fOOT7!FL  
  =,各种复合赋值等 MzvhE0ab  
3. 返回固定类型。 #cY[c1cNv  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) LLx0X O@  
4. 原样返回。 Ca |}i+  
  operator, *V&M5  
5. 返回解引用的类型。 :2/L1A)O  
  operator*(单目) !9d7wPUFr  
6. 返回地址。 +g1>h ,K 3  
  operator&(单目) B!'K20"gF  
7. 下表访问返回类型。 IyO 0~Vx>  
  operator[] 4  %0s p  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 hW*o;o7u  
  operator<<和operator>> <'\Nv._2a  
u&~Xgq5[  
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。 5_9`v@-4_  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: w{tA{{  
A{_CU-,  
template < typename Left > k0Vri$x  
struct value_return J jAxNviG  
  { WuK<?1meN  
template < typename T > C%4ed#  
  struct result_1 8\{!*?9!  
  {  ai 4k?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; eT%x(P  
} ; D,IT>^[^7  
k^7!iOK2  
template < typename T1, typename T2 > W?Z>g"  
  struct result_2 >DRxF5b{  
  { Pe:)zt0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; !8 @yi"n  
} ; P>_O :xD  
} ; jIKg* @  
n@pwOHQn<|  
<)d%c%f'`  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait "~Fg-{jM%  
INnd TF  
下面我们来剥离functor中的operator() #Y= A#Yz,{  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 67EGkW?hbt  
>nkVZ;tL  
return l(t) op r(t) FG${w.e<  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) k8 #8)d  
return op l(t) TQB) A9  
return op l(t1, t2) MZ3 8=nJ  
return l(t) op bidFBldKl  
return l(t1, t2) op bd /A0i?C  
return l(t)[r(t)] a8xvK;`  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] i[z 2'tx4  
6 lzjaW5h  
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: t|@5 ,J  
单目: return f(l(t), r(t)); {t;o^pUF  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); `n>/MY  
双目: return f(l(t)); cyNE}  
return f(l(t1, t2)); O/eZ1YAC  
下面就是f的实现,以operator/为例 ?;tPqOs&  
z$&B7?  
struct meta_divide |5flvkid  
  { s8 WB!x{t  
template < typename T1, typename T2 > Y%i<~"k  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 56C8)?  
  { mAlG }<  
  return t1 / t2; K+Him] b  
} yl$Ko  
} ; e"866vc,  
1(;{w +nM  
这个工作可以让宏来做:  r(^00hvH  
|?KYY0  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ {/noYB<;  
template < typename T1, typename T2 > \ '6zZ`Ll9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; hT^&*}G  
以后可以直接用 -#I]/7^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) GkOk.9Y,5  
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 9swHa  
(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。。。) NFVu~t  
10Eun }  
g:uVl;>  
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 J *LPv9)  
L\mF[Kd#+T  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?EUg B\  
class unary_op : public Rettype La6 9or   
  { rQzdHA  
    Left l; O n0!>-b,  
public : }/J"/ T  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} RrxbsG1HP  
jA "}\^%3  
template < typename T > KY&Lv^1_|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h`U-{VIrqi  
      { +aOevkY]  
      return FuncType::execute(l(t)); {5VJprTbv  
    } v RD/67  
@Yt394gA%\  
    template < typename T1, typename T2 > i7)J|(N2.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r?)1)?JnHe  
      { <5L99<E  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); O+&;,R:  
    } 0Fkr3x  
} ; NtGJpT4YX  
aMu6{u6  
gjsks(x  
同样还可以申明一个binary_op e <+)IW:  
E3a^"V3p  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ok6t| 7sq  
class binary_op : public Rettype ,|O6<u9  
  { T}J)n5U}\  
    Left l; BoT#b^l  
Right r; ~_i=hx  
public : ms3"  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7x.j:{2  
yVVyWte,  
template < typename T > 0(o2<d7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =zH)R0!eG  
      { F u5zj\0J  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); cQ$[Ba  
    } ~;6^n  
XRV~yBIS  
    template < typename T1, typename T2 > ,fiV xnQ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qJ5b;=  
      { ?o)?N8U  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); uj)vh  
    } Iep_,o.Sk  
} ; DN%JT[7  
aAqM)T83  
}#tbK 2[  
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 dB~A4pZa  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ;^JMX4[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 3\ ]j4*i!  
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。 k@9hth2Q  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! A1;'S<a  
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。。。 .|CoueH  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 f#Ud=& >j  
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) o5Rv xGN  
下面是修改过的unary_op x?rd9c  
W $mw9  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > d l Ab`ne  
class unary_op l ?b*T#uIk  
  { V(;T{HW&  
Left l; IJ5'n  
  8 # BR\  
public : D?dS/agA  
Mk9J~'C_  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} mb`h  
"*HEXru#B  
template < typename T > ^:$ShbX"P  
  struct result_1 R'1j  
  { B*)mHSs2  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Vug[q=i  
} ; 'I}wN5`  
H`k YDp  
template < typename T1, typename T2 > v6wg,,T  
  struct result_2 >B``+ Z^2  
  { `*0VN(gf'  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; UdcV<#  
} ; P}=n^*8(I  
\' zloBU  
template < typename T1, typename T2 > Jj0:p"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \d.\M  
  { 'ahz@+l O  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); vz3olHX  
} jZ"j_ =o@  
#zgO_ H  
template < typename T > Mig l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DD  
  { CX2qtI8N?  
  return OpClass::execute(lt(t)); FQ 0 ;%Z  
} d~6UJ=]@8  
N/#x  
} ; "5ISKuL  
 `wIWK7i  
C2b<is=H:  
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 a".iVf6y  
好啦,现在才真正完美了。 zRgGSxn  
现在在picker里面就可以这么添加了: ZmkH55Cn  
FWp ?l  
template < typename Right > ^Nds@MR{8'  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const c M<08-:v  
  { a6A~,68/V  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 3&"uf9d  
} 9:3`LY3wW  
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。 ew,okRCN  
UHk)!P>  
NBBR>3nt  
 `2\:b^h  
4M0p:Ey '  
十. bind RkTYvAk|kY  
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。 '"c`[L7Wn  
先来分析一下一段例子 x <aR|r  
_V8;dv8  
-glGOTk  
int foo( int x, int y) { return x - y;} I!(BwYd  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ttB>PTg#  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 x&JD~,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。 ~PAI0+*"q  
我们来写个简单的。 a-nn[ j  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Gf+X<a  
对于函数对象类的版本: 9GT}_ ^fb  
Gr}NgyT<!D  
template < typename Func > B+jh|@-  
struct functor_trait 8$RiFD ,  
  { 0"GLgj:9  
typedef typename Func::result_type result_type; 8N |K   
} ; GpO*As_2  
对于无参数函数的版本: FI$ -."F  
B\aVE|~PB  
template < typename Ret > P;K3T![  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ={]POL\ A  
  { ~e)"!r  
typedef Ret result_type; Y]`o-dV  
} ; tnBCO%uG  
对于单参数函数的版本: Lr d-  
Q.3:"dT  
template < typename Ret, typename V1 > dK8dC1@,X;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > k}qCkm27  
  { sk:B; .z  
typedef Ret result_type; 4hfq7kq7(  
} ; O~?d;.b  
对于双参数函数的版本: %h,&ND  
(F3R!n  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > CGb4C(%-7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > amX1idHo^  
  { 1D!MXYgm1b  
typedef Ret result_type; WjSu4   
} ; ?'H+u[1.  
等等。。。 cf ^i!X0  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy U 9Ea }aN  
M ' %zA;Wl  
template < typename Func > $Xu/P5  
struct func_return `PI*\t0  
  { O'@[ f{  
template < typename T > mC-wPi8  
  struct result_1 @Cx goX^  
  { s +qodb+  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0r i  
} ; 8<ev5af  
SXE@\Afj  
template < typename T1, typename T2 > *(5T?p[7  
  struct result_2 D#`>p  
  { 0%q H=do6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; se]&)%p[  
} ; f+1'Ah0'E  
} ; p*T[(\8{n  
E="uDHw+  
EDh-pK  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 9HPwl  
LCzeE7x  
template < typename Func, typename aPicker > %.'oY%  
class binder_1 `ueOb  
  { je3Qq1  
Func fn; tJ8:S@E3,  
aPicker pk; $b7@S`5  
public : })?-)fFD  
@[f$MRp\  
template < typename T > 3` D['  
  struct result_1 N_Zd.VnY  
  { %~>-nqS  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; E`C !q X>  
} ; Oz&*A/si+3  
>pJ#b=  
template < typename T1, typename T2 > ;kR=vv  
  struct result_2 3J/l>1[  
  { )iK:BL*Nw  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; cW"DDm g  
} ; jP2#w{xq  
T5I#7LN#  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ?4aW^l6/  
%q9"2] cR  
template < typename T > vM$hCV ~N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^|hVFM2  
  { SkCux  
  return fn(pk(t)); pp7 $Q>6  
} [ gZR}E  
template < typename T1, typename T2 > &#gh :5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JR&yaOws  
  { 5v`lCu]  
  return fn(pk(t1, t2)); :)T*:51{#  
} 8K8jz9.s  
} ; cnw+^8  
?Pf#~U_  
c9c3o{(6Y  
一目了然不是么? )~ &gBX  
最后实现bind ab.B?bx  
\j BA4?(S  
0@y`iZ] 1S  
template < typename Func, typename aPicker > Q00v(6V46  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) :(" @U,  
  { sX*L[3!vN  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ]w$cqUhM  
} \d]Y#j<  
2m*/$GZ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 \i}-Y[Dg  
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。 Aho*E9VW  
\DBEs02  
十一. phoenix fOdqr  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: }QQ 7jE  
`R7dn/  
for_each(v.begin(), v.end(), X?&{< vz  
( _6`GHx   
do_ MA}}w&  
[ > LN*3&W  
  cout << _1 <<   " , " ._<, Eodv  
] "68X+!  
.while_( -- _1), cu'(Hj  
cout << var( " \n " ) G)M! , Q  
) o`7 Z<HF  
); ZH>i2|W<  
T\= #y  
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: Zs-lN*u7.  
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 (\r^ 0>H  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 rwio>4=  
那么我们就照着这个思路来实现吧: $/@  L  
!y>up+cRjl  
4i }nk T  
template < typename Cond, typename Actor > q4G$I?4  
class do_while XZ3fWcw[  
  { 6%:~.ZfN  
Cond cd; ?$uF(>LD  
Actor act; _Ex<VF u  
public : #a2Z.a<V  
template < typename T > 3hje  
  struct result_1 ?,+&NX3m  
  { 'jO8C2Th%  
  typedef int result_type; l]Xbd{  
} ; B4*y-Q.*  
xO<%lq`  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} !_~ /Y/M  
_5(1T%K)  
template < typename T > +xsGa{`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "USzk7=&.  
  { %6Vb1?x  
  do kzNRRs\e  
    { KK4e'[Wf  
  act(t); (!J;g|58  
  } ^8]7  
  while (cd(t)); :F#^Q%-IS  
  return   0 ; 7#oq|5  
} V[]Pya|s+  
} ; 8O60pB;4  
8bs'Ek{'o  
kumo%TXB&  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). RP[`\  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Ex|Z@~T12  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 1^V.L+0s]  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Bgzq  
下面就是产生这个functor的类: uudd'L  
J7%rPJ  
6gO(  8  
template < typename Actor > GO@<?>K  
class do_while_actor ?*r%*CL  
  { ZU `~@.`i  
Actor act; BYHyqpP9  
public : GM1.pVb  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} n9k  
Nh/i'q/  
template < typename Cond > *qAG0EM|  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; vWrTB   
} ; ?EPHq, E  
WS(m#WFQr  
f8=qnY2j  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 d#$Pf=}  
最后,是那个do_ 5L~lF8  
IMM sOl  
xfC$u`e=  
class do_while_invoker >.9V`m|  
  { % WXl*  
public : S1@r.z2L  
template < typename Actor > ,aBy1K  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const {hN<Ot  
  { !7Qj8YmS  
  return do_while_actor < Actor > (act); I|K!hQ"m  
} :oC;.u<*8  
} do_; *8;<w~  
' S,g3  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? gzH;`,  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 * a1q M?  
最后来说说怎么处理break和continue `k8jFB C  
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。 lcy+2)+  
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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