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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda `86})xz{  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 &,'CHBM  
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|(?>\jBl  
z`!f'I--!  
0>yu Bgh  
89ab?H}/  
  class filler G3gEL)b*  
  { d+]/0J!c  
public : _FzAf5DO  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} e84O 6K6o  
} ; y)T|1)  
B1o*phM g  
' [%?j?2r  
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: ( c +M"s  
F+/#ugI  
)@6iQ  
w5q'M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); FLQ>,=O  
4^k+wQU  
 dQI6.$?  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 moE!~IroG  
gCaxZ~o  
nQd~i0`vB  
gqDSHFm:  
二. 战前分析 ZQ[s/  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 S{UEV7d:n0  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 M+WN\.2pX  
c> ":g~w  
R RnT.MU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); yAu .=Eo7  
  /* --------------------------------------------- */ `A$zLqz)Vm  
vector < int *> vp( 10 ); T<U_Iq  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 2Jqr"|sw  
/* --------------------------------------------- */ 4x_# 1 -  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); u=ZZ;%Rvd  
/* --------------------------------------------- */ xvW# ~T]  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); PF:'dv  
  /* --------------------------------------------- */ %Ktlez:S  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); g4GU28l  
/* --------------------------------------------- */ 6eW9+5oL  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Z"E2ZSa0  
c@{M),C~E  
IaGF{O3.  
59k-,lyU,  
看了之后,我们可以思考一些问题: TJs~}&L  
1._1, _2是什么? {#&jW  
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。 g]U! ]  
2._1 = 1是在做什么? 6bUcrw/# p  
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。 :CG;:( |  
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。 43N=O FU  
kV$VKag*A  
,<fs+oi  
三. 动工 #<yKG\X?  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: jNW/Biy4u  
TlJ'pG 4^  
+kT o$_Wkz  
7QHrb'c  
template < typename T > o.])5i_HV  
class assignment 2Y%E.){  
  { J pKCux  
T value; L[lS >4e N  
public : ?]0bR]}y  
assignment( const T & v) : value(v) {} B2,JfKk/  
template < typename T2 > b#:!b  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } /y- 8dgv0a  
} ; / a$B8,  
qoOq47F  
Y{ w9D`}  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 XVY j X  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment @O)1Hnm  
TFtD>q X  
R^Y _i  
|4F'Zu}g>  
  class holder ,zh4oX`>  
  { 3| 0OW Jk  
public : }N@+bNh~  
template < typename T > 8C<%Y7)/  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const <Y^)/ s  
  { o<7'(Pz  
  return assignment < T > (t); d? 4-"9Y  
} Fy^MI*}BZ  
} ; YBQ{/"v%|  
?$%2\"wX~7  
~s>Ud<l%r  
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: _+. )8   
7DIFJJE'  
  static holder _1; `<* tp@  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 U46Z~B  
]/odp/jm  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); MO_;8v~0  
而不用手动写一个函数对象。 h2vD*W  
AHn Yfxv_  
z:JJ>mxV  
SHN'$f0Mb  
四. 问题分析 YfVZ59l4y6  
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。 bw OG|\  
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。 I5w> *F   
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 R<e ~Cb-  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 pSS8 %r%S'  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 w~WW2 w  
n<Z1i)  
五. 问题1:一致性 {'[S.r`  
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?| fk(h*L|sI  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。  @+!u{  
w7yz4_:x^  
struct holder %#@5(_'  
  { @xN)mi  
  // $WG<  
  template < typename T > :PQvt/-'(D  
T &   operator ()( const T & r) const U )J/so)  
  { ^-26K|{3  
  return (T & )r; /U@Y2$TOF  
} @tPptB  
} ; d8M8O3  
]McDN[h:  
这样的话assignment也必须相应改动: g5~wdhpb  
u51Lp  
template < typename Left, typename Right > 7/6%92T/B  
class assignment \mDBOC0eK  
  { BVv{:m{w  
Left l; '"J``=  
Right r; N_f>5uv  
public : 9NausE40  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} gt Rs||  
template < typename T2 > z#\YA]1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ]xN)>A2  
} ; |/O_AnGI  
E>k!d'+tb  
同时,holder的operator=也需要改动: *[b22a4H(  
.@3bz  
template < typename T > 9AHxa  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const :U/x(  
  { i E)Fo.H  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Q a3+9  
} D@o8Gerq~  
&HJ'//bv  
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。 B"2#}HM  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ,")/R/d  
T:!Re*=JJ  
return l(rhs) = r;  El |Y]f  
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。 ]?(_}""1  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: *&~wl(+O=  
< /9@RO  
template < typename Tp > eT Z2f  
class constant_t {Zrf>ST  
  { Gw?$.@L'I6  
  const Tp t; e6uVUzP4  
public : ^ /7L(  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} )G@/E^ySM  
template < typename T > 70yM]C^  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const |RZI]H%  
  { ;@V1*7y  
  return t; d^^EfWU  
} Z'o'd_g>I+  
} ; e~NF}9#A  
L~ e{Vv8UR  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ]$i~;f 8I  
下面就可以修改holder的operator=了 =Bb/Y`Q  
L3y`*&e>  
template < typename T > XcM.<Dn3  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const C^nTLw;K  
  { ($[)Tcq*~  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); SX@zDuM  
} Y@Ti2bI`v  
B%/N{i*Z  
同时也要修改assignment的operator() }+i~JK  
P%Tffsl  
template < typename T2 > Wtqv  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } zoHFTD4 g  
现在代码看起来就很一致了。 t BKra  
U$^$7g 3  
六. 问题2:链式操作 1eMz"@ Q9  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 >PoVK{&y  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 qfsu# R  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 RzN9pAe  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ?$Ii_.  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Kzrt%DA  
L5A?9zum/!  
template < typename T > x$=""?dd  
struct result_1 pDM95.6   
  { IJv+si:k  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 0=V -{  
} ; -1c{Jo  
hvOl9W>  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: I#9q^,,F  
i'`[dwfS  
template < typename T > L2\NTNY  
struct   ref OGn-~ #E  
  { &M*f4PeXb  
typedef T & reference; ^Bu55q  
} ; m$}Jw<.W  
template < typename T > \cW9"e'  
struct   ref < T &> (I\qTfN4  
  { ZOY zCc(d  
typedef T & reference; w[Q)b()  
} ; (V9 ;  
b?nORWjC  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: m+9~f_}  
s|d"2w6t  
template < typename T > Qs7*_=+h  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const x5%x""VEK  
  { G'f5MP 1  
  return l(t) = r(t); ,@0D_&JAl  
} ^@OdY& 5^  
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。 J ` KyS  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ^Rc*X'Iz(!  
%)p?&_  
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 SCo;Ek  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: (.N!(;G  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 EiCEB;*z|d  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 >S'IrnH'!  
最后的布局是: S0mzDLgE  
                Add T1WH  
              /   \ i16kPU  
            Divide   5 c[X:vDUX  
            /   \ ,#Mt10e{  
          _1     3 `e^sQ>rDI  
似乎一切都解决了?不。 6Eyinv  
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。 p d(W(-`8!  
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。 $c}-/U 8  
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: #8@o%%F d  
.T\_4C  
template < typename Right > @23~)uiZa  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const R/Z zmb{  
Right & rt) const ?z0N- A2C2  
  { 8ib%CYR  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); MkX=34oc^  
} }0~X)Vgm(  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 xASH- 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。 ]3]=RuQK2  
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。 3H ,?ZFFGz  
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。 J/B`c(  
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。 jchq\q)_z  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? W.Z`kH *B  
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: U6F1QLSLz  
Cxra(!&  
template < class Action > "?ON0u9  
class picker : public Action 5%RiM|+  
  { z4{ :X Da  
public : 5]~4 51  
picker( const Action & act) : Action(act) {} oMHTB!A=2  
  // all the operator overloaded 6QAhVg: A  
} ; ppzQh1  
'; ;X{a  
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。 cUC!'+L  
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:  D`3`5.b  
FA!!S`{\  
template < typename Right > hO; XJyv  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const &gsBbQ+qA  
  { p> g[: ~  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); vW4n>h}]  
} FwUgMR*xq  
`T3B  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > #*X\pjZ  
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。 Eo>EK>  
v-DZW,  
template < typename T >   struct picker_maker {BzE  
  { 0sI7UK`m  
typedef picker < constant_t < T >   > result; FaQc@4%o  
} ; uF+0nv+  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > _ o.j({S  
  { L :Ldk  
typedef picker < T > result; 4d\V=_);r  
} ; Ui.S)\B  
DB3qf>@?  
下面总的结构就有了: Uj)Wbe[)p0  
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。 ~3Y4_b5E  
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。 c3.;o  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ym_p49  
至此链式操作完美实现。 tmi)LRF H  
u(i=-PN_<  
iF Zqoz  
七. 问题3 Oi<yT"7  
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。 5i+cjT2  
XIn,nCY;  
template < typename T1, typename T2 > %Ni"*\  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5GbC}y>  
  { xJ9aFpTC  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); \3`r/,wY  
} 33g$mUB  
Lg{M<Q)4  
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: }:57Ym)7w  
hkMVA  
template < typename T1, typename T2 > yM Xf&$C  
struct result_2 u9fJ:a  
  { y/+ IPR  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Q89fXi0Ivb  
} ; Z)md]Twt  
\/ ipYc  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? }$i/4?dYsQ  
这个差事就留给了holder自己。 9}5o> iR  
    VS>xvF  
1!NrndJI  
template < int Order > }=Ul8 <  
class holder; .wB'"z8L  
template <> gloJ;dE B  
class holder < 1 > 8N \<o7t%  
  { i` Q&5KL  
public : ;8a9S0eS  
template < typename T > ~LQzt@G4  
  struct result_1 +lxjuEiae  
  { >wb Uxl%{5  
  typedef T & result; *wx95?H0Z  
} ; AEkjyh\  
template < typename T1, typename T2 > Da8 |eN}   
  struct result_2 cQ |Q-S  
  { iBI->xU[U  
  typedef T1 & result; `x_}mdR  
} ; uVTacN%X  
template < typename T > #nw+U+qL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const h'?v(k!  
  { <Zvvx  
  return (T & )r; qw1W }+~g  
} #k?.dWZ!  
template < typename T1, typename T2 > \&b 9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `QtkC>[  
  { o (4gh1b%  
  return (T1 & )r1; /l_u $"  
} -K3d u&j  
} ; "$pbK:  
u`D _  
template <> 4}s'xMT!  
class holder < 2 > YxrMr9>l1  
  { ` FOCX;  
public : 4XAs^>N+  
template < typename T > V0BT./ B\<  
  struct result_1 D|ra ;d  
  { (cyvE}g  
  typedef T & result; 6l[ v3l"t  
} ; `So/G  
template < typename T1, typename T2 > +(PUiiP'"v  
  struct result_2 *ow`}Q  
  { n}t 9Nf_  
  typedef T2 & result; F]D{[dBf  
} ; >]8(3&zd  
template < typename T > s1h|/7gG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const RMiDV^.u`  
  { UI"UBZZ$  
  return (T & )r; 2gh=0%|\gx  
} |L`U2.hb  
template < typename T1, typename T2 > <bb!BS&w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const L_aqr?Q  
  { 4hc[ rN,]  
  return (T2 & )r2; Np%Q-T\  
} K_~kL0=4  
} ; a"X h  
r-go921  
CAC%lp  
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> >。 Il Qk W<  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: g?Tev^D  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: /_})7I52  
0KTO )K  
return l(i, j) = r(i, j); @_?2iN?4Z  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ar#73f  
<b .p/uA  
  return ( int & )i; QkC*om'/!  
  return ( int & )j; \Oq8kJ=  
最后执行i = j; tH4 q*\U  
可见,参数被正确的选择了。 _ xTpW  
YoW)]n  
URs]S~tk  
ox%j_P9@:  
AH:uG#  
八. 中期总结 QS!Z*vG  
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: yQMwt|C4  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Zp^O1&\SK?  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 v/9DD%An  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor !Ve0:$  
w7.,ch  
1Acs0` 3  
?'Hd0)yZ  
LWm1j:0  
bm 4RRI  
九. 简化 Y!_{:2H8p  
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。 PPH;'!>s"  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ch :rAx  
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: &3Yj2 Fw  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 7P<f(@0h$E  
  +-*/&|^等 /'aqQ K<  
2. 返回引用。 (Hj[9[=  
  =,各种复合赋值等 ;Mo_B9  
3. 返回固定类型。 ge1. HG  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) \*=wm$p&*  
4. 原样返回。 9?MzIt  
  operator, J@2wPKh?Yp  
5. 返回解引用的类型。 "3\y~<8%'  
  operator*(单目) ||>4XDV#  
6. 返回地址。 hNsi  8/  
  operator&(单目) `MCiybl,&P  
7. 下表访问返回类型。 z?.9)T9_  
  operator[] (_"Zbw%cJy  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 VC/-5'_6  
  operator<<和operator>> E& i (T2c  
~HhB@G!3  
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。 8T9 s:/%  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: :MY=Q]l  
:>JfBJ]|  
template < typename Left > P*BRebL:  
struct value_return lYCvYe  
  { 7)V"E-6h  
template < typename T > 'I&0$<  
  struct result_1 F5RL+rU(h  
  { T>'O[=UWh  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ,wes*  
} ; ^n0;Q$\  
<O 0Q]`i  
template < typename T1, typename T2 > Rlk3AWl2u  
  struct result_2 n 5R9<A^  
  { oG1zPspL  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; +1YEOOfVY  
} ; ioD8-  
} ; 9Z!n!o7D  
F0p=|W  
XDJE]2^52?  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 6T'UWh0S  
=DJ:LmK  
下面我们来剥离functor中的operator() EN\cwa#FU  
首先operator里面的代码全是下面的形式: }n4 T!N  
0(wu  
return l(t) op r(t) (Fon!_$:  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) KCyV |,+n  
return op l(t) sdZ$3oE.  
return op l(t1, t2) mdEJ'];AH  
return l(t) op 0|Fx Sc  
return l(t1, t2) op 'Og@<~/Xy  
return l(t)[r(t)] ?&#LmeZ}K  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Bh2l3J4X  
Hvm}@3F|  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: W&Fm ;m@M  
单目: return f(l(t), r(t)); 9GH5  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); > v%.q]E6n  
双目: return f(l(t)); &>,]YrU  
return f(l(t1, t2)); d<7b<f"~  
下面就是f的实现,以operator/为例 yy8-t2V  
P.XT1)qo*  
struct meta_divide T,/rC{  
  { f(w>(1&/B  
template < typename T1, typename T2 > rZ `1G  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) I?}jf?!oM  
  { ;,[0bmL  
  return t1 / t2; v#qdq!64  
} 7-K8u  
} ; mG\QF0h  
iVn4eLK^v  
这个工作可以让宏来做: JkJ @bh Eu  
`^SRg_rH=`  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ P-Y_$Nv0g  
template < typename T1, typename T2 > \  C7ivA h  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ]5"k%v|  
以后可以直接用 t<Yi!6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) BA: x*(%~  
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 'c7nh{F  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) x^[,0?y2  
6]b"n'G  
aNEah  
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 uKP4ur@1  
FSA%,b; U  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \uOM,98xS  
class unary_op : public Rettype '_G\_h}5  
  { q k^FyZ<  
    Left l; I;t@wbY,  
public : |ZH(Z}m  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} '-%1ILK$3r  
.@,t}:lD  
template < typename T > d#0:U Y%~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z9ADF(J?0'  
      { ]@Zv94Z(  
      return FuncType::execute(l(t)); 6i[Ts0H%<!  
    } UA8hYWRP  
losqc *|  
    template < typename T1, typename T2 > [ @eA o>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P0.cF]<m  
      { eZPeyYX  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); )*]A$\Oc[  
    } R7Y_ 7@p  
} ; x8rg/y  
=:s`C,l.4  
U S ALoe  
同样还可以申明一个binary_op SUUNC06V  
o4kLgY !Q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &" t~d}Rg  
class binary_op : public Rettype |X8?B =  
  { [_'A(.  
    Left l; QgqJ #  
Right r; NbU`_^oC  
public : =o##z5j K  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} jjV'`Vy)  
\s*M5oN]]  
template < typename T > d.vNiq,`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e3; &  
      { %v8 &  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); }#ZRi}f2VJ  
    } ]#]Z]9w  
&|k=mxox\  
    template < typename T1, typename T2 > .kBkYK8*t  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <t"T'\3  
      { V6][*.i!9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); [;z\bV<S  
    } *<xu3){:c  
} ; uslu-|b!%  
"@nH;Xlq  
e-ta7R4  
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 -"I$$C  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 j hm3:;Z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ,' | J  
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。 s-"KABEE  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! _Z0 .c@0  
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。。。 N55F5  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 :VT%d{Vp_  
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) uB  I/3aQ  
下面是修改过的unary_op g{]6*`/Z  
#%;Uh  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > .]vb\NBK7  
class unary_op 3}H{4]*%_  
  { ;_bRq:!j;  
Left l; oVpZR$  
  WoZU} T-  
public : ;W?#l$R  
RK!9(^Ja  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0V~zZ/e  
64?HqO 6(  
template < typename T > "b hK %N;  
  struct result_1 Nnh\FaI  
  { NuQ!huh  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; s>J5.Z7"'j  
} ; -MTk9<qnT  
F$a s#.7FF  
template < typename T1, typename T2 > X hq ss),  
  struct result_2 H@uu;:l<7A  
  { x2B8G;6u  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `}?;Ow&2CY  
} ; WA (x]""  
0 %~~IT}U  
template < typename T1, typename T2 > jB?SX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w.x&3aG  
  {  +|LM"  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 5C!zEI)  
} }%u #TwZ  
r ]7: ?ir  
template < typename T > X9Ch(nWX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :PT{>r[  
  { =>;&M)+q  
  return OpClass::execute(lt(t)); &4-;;h\H  
} 8 MO-QO  
+F)-n2Bi  
} ; ./F:]/Mt  
/2? CB\  
[on_=N{W[  
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 V5K/)\#  
好啦,现在才真正完美了。 0>od1/`  
现在在picker里面就可以这么添加了: 'OA*aQ=K  
X}Oe'y  
template < typename Right > "QnYT3[l"  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const c~vhkRA  
  { %hSQ\T<8[o  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); j,j|'7J%  
} "TA0--6  
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。 LaQ7A,]  
qzZ/%{Ak  
'f6H#V*C  
V?M (exN  
uY.Ns ?8  
十. bind A08kwYxiW  
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。 X84T F~2Y  
先来分析一下一段例子 =cEsv&i  
~M}{rl.n=  
}b\hRy~=r  
int foo( int x, int y) { return x - y;} }nlS&gew^  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 J%CCUl2  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 g!XC5*}  
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。 INA3^p'w  
我们来写个简单的。 F^.A~{&L  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: fbh,V%t7  
对于函数对象类的版本: OIPY,cj~  
u!K1K3T6k  
template < typename Func > FoetP`   
struct functor_trait 01'>[h#_n  
  { MDlH[PJ@i  
typedef typename Func::result_type result_type; M.Yp'Av  
} ; C 7C4 eW8  
对于无参数函数的版本: ooVs8T2  
9ngxkOGx  
template < typename Ret > yJI~{VmU7  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 3=d%WPgQ  
  { +4:eb)e  
typedef Ret result_type; e#*3X4<\K  
} ; (xb2H~WrN  
对于单参数函数的版本: _f^6F<!  
lEHx/#qt9  
template < typename Ret, typename V1 > *6?mZ*GYY  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >  i"<W6  
  { (\F9_y,6*\  
typedef Ret result_type; qx ki  
} ; Cx2# 0$  
对于双参数函数的版本: tczJk1g}  
<iky~iE  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > /wLBmh1"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > x@OBGKV  
  { rQ.zqr  
typedef Ret result_type; dL$ iTSfz"  
} ; ;z4J)qw  
等等。。。 8'*x88+  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy z,aMbgt  
"SMJ:g",  
template < typename Func > t$$YiO  
struct func_return yP{ 52%|+  
  { vxZ'-&;t  
template < typename T > *:n7B\.  
  struct result_1 f]r*;YEc4  
  { xq((]5Py  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; GURiW42  
} ; ~]-n%J $q  
M G$+Blw>  
template < typename T1, typename T2 > U 3< 3T  
  struct result_2 RB %+|@c  
  { t1w]L  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; K) }1;  
} ; WAxNQfEe  
} ; X<,QSTP  
}[akj8U  
#KiJ{w'  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 @%,~5{Ir  
on 7 n4  
template < typename Func, typename aPicker > v":q_w<k  
class binder_1 :6Nb,Hh~  
  { 1%v6d !  
Func fn; H0s*Lb  
aPicker pk; %'1iT!g8  
public : KVOV<uDCj  
m#UQ,EM  
template < typename T > Pdf-2 Tx  
  struct result_1 (}39f  
  { 4J5zSTw  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; o4" [{LyT  
} ; 1L!;lP2  
!MKecRG_  
template < typename T1, typename T2 > x#`p.sfVo  
  struct result_2 :xr^E]  
  { 7GO9z<m)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _|u}^MLO  
} ; AJ}FHym_ZQ  
v/ N[)<  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} K80f_ iT 5  
,,u hEoH  
template < typename T > H1c8]}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yn\c;Z  
  { Ss%Cf6qdWL  
  return fn(pk(t)); g)#?$OhP"  
} dM;\)jm  
template < typename T1, typename T2 > @MOQk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *F1TZ_GS  
  { \}Am]Y/ w  
  return fn(pk(t1, t2)); FygNWI'  
} >pp/4Ia!  
} ; ycBgr,Ynu<  
3JGrJ!x  
D\_nqx9O  
一目了然不是么? 3WP\MM  
最后实现bind  BI?, 3  
G[ U5R?/  
$l*?Ce:  
template < typename Func, typename aPicker > -| FHv+  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) >UCg3uFj  
  { TnN yth wZ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ]R""L<K%HF  
} P*!`AWn  
JH\:9B+:L  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Hl}lxK,]  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。  :f[ w  
r<ww%2HTS  
十一. phoenix LL e*| :  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: p/ (Z2N"  
#$Zx].[lc  
for_each(v.begin(), v.end(), p?L%'  
( (e'8>Pv  
do_ R Th=x.  
[ O8 .iP+  
  cout << _1 <<   " , " =H)]HxEEM  
] d'96$e o~  
.while_( -- _1), /''=V.-N  
cout << var( " \n " ) f!kZyD7  
) )l`Ks  
); +A?P4}  
Bug.>ln1  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: G{[w+ObX  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor k( Sda>-  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 F:m6Mf7L  
那么我们就照着这个思路来实现吧: D=^&?@k<  
*1EmK.-'u  
5@5 *}[M  
template < typename Cond, typename Actor > _5rKuL  
class do_while c~tl0XU1  
  { ZRf9'UwS  
Cond cd; &lLk[/b  
Actor act; T */I4"  
public : r{.pXf  
template < typename T > j;.P  
  struct result_1 B}TY+@  
  { i6HRG\9nU  
  typedef int result_type; ow \EL  
} ; e$s&B!qJ  
XnP?hw%  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Z5v_- +K  
r\"R?P$y|  
template < typename T > X[$h &]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >fYcr#i0[  
  { (H uvo9  
  do ]<<,{IQ  
    { DyqqY$ vH(  
  act(t); 8?82 p  
  } HK :K~h  
  while (cd(t)); lPR^~&/  
  return   0 ; KS8@A/f  
} i@+m<YS:2>  
} ; cRs.@U\{R\  
</;e$fh`  
.hH_1Mo8  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). l1T`[2  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 )ItABl[{  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 _OG9wi(Fpx  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 )yyH_Ax2  
下面就是产生这个functor的类: [lML^CYQ  
ZY,$oFdsi  
'l(s)Oa{M:  
template < typename Actor > /4(HVua  
class do_while_actor =!L}/Dl  
  { }kt%dDU  
Actor act; P@@MQ[u?!.  
public : *jhgCm  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 'nPI zK<v  
=-Hhm($n  
template < typename Cond > Tl yyJ{~  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ?<jWEz=  
} ; s3sRMB2  
>bWpj8Kv  
,j XK  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 O>~@>/#  
最后,是那个do_ Q>4NUq  
2&*#k  
%ud-3u52M8  
class do_while_invoker KH)-=IJ8  
  { ?ja%*0 R  
public : o*A, 6y  
template < typename Actor > U+'zz#0qN  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Rw `ezC#  
  {  [{2v}  
  return do_while_actor < Actor > (act); fNi&r0/-t  
} +%TgX&a  
} do_; Fk49~z   
cEa8l~GC<  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Fy\q>(v.  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 n@tt.n!{l  
最后来说说怎么处理break和continue xGyl7$J  
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。 }&+,y<>   
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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