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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda /:A239=+?  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 wMF1HT<*  
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'f-4E<  
"AJ>pU3  
hHw1<! M  
8_>:0(y  
  class filler u (r T2  
  { "OUY^ cM  
public : Zq1> M'V;  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ,9=P=JH  
} ; =fBr2%qK  
,t1s#*j\!q  
3S^Qo9S  
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: YA8/TFu<_  
Tz& cm =  
BI#(L={5  
?b^<Tny  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 2 (ux  
)CL/%I,^  
35-FD{  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 *Z"Kvj;>u  
/Jk.b/t.*S  
c:z}$DK&'  
Y=pRenV'  
二. 战前分析 qy\SOA h  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 E.VEW;=  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 /KvpJ4  
TKw>eGe  
Z-U3Tr SI  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Pd  6  
  /* --------------------------------------------- */ 5hCfi  
vector < int *> vp( 10 ); DML0paOm5  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); |@-y+vbA*  
/* --------------------------------------------- */ Dhg/>@tw  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); U8g?   
/* --------------------------------------------- */ q|D*H9[ke  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ;NJM3g0I  
  /* --------------------------------------------- */ H~hAm  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 1nLFtiki  
/* --------------------------------------------- */ f'Xz4;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ^n]?!BdU  
78b9Sdi&  
=(k0^ #++G  
hU2 N{Ac  
看了之后,我们可以思考一些问题: tK <)A)  
1._1, _2是什么? @D<Q'7mLh  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ~b4fk^u`+  
2._1 = 1是在做什么? }>j1j^c1='  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ?~VevD  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Ug O\+cI  
>y q L  
oWOH#w  
三. 动工 z#&qWO  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: \}qv}hU  
]@1ncn7N  
RzSN,bL R  
p7O4CP>9[  
template < typename T > p/s5[>N  
class assignment CV7.hF<  
  { z!j`Qoh?V9  
T value; WHF:> 0B  
public : 2,%ne(  
assignment( const T & v) : value(v) {} ]gj@r[  
template < typename T2 > .^1=*j(;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; }  6Ue6b$xE  
} ; ]7"mt2Q=3  
X]CaWxM  
d}415 XA  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。  *JOv  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment q`;URkjk  
4]8PF  
z#*GPA8Em:  
kQBVx8Uq]  
  class holder 1r w>gR  
  { qOa-@MN  
public : )ZmE"  
template < typename T > +V\NMW4d  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const )'<zC  
  { bm7$DKp#  
  return assignment < T > (t); r*3XM{bZ/@  
} 'XQv>J  
} ; A><%"9pZ  
+Q_Gm3^  
@fYA{-ZC  
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: ;j_#,Da9<  
%F/tbXy{  
  static holder _1; 'Ph;:EMj  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 )I}G:bBa  
If#7SF)n'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1X9sx&5H  
而不用手动写一个函数对象。 n2O7n @8  
C,z]q$4  
wLUmRo56aR  
>zhbipA  
四. 问题分析  3i$AR  
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。 rC*nZ*  
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。 (c*Dvpo1  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 I5"=b}V5  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 u})JQ<|  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 \)"qN^we  
?%0i,p@<  
五. 问题1:一致性 Q Y fS-  
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?| %E!0,y,:  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 fu&]t8MJC  
G`W+m*[U+M  
struct holder vA{[F7  
  { u1kbWbHu(  
  // hP#&]W3:  
  template < typename T > xO@OkCue  
T &   operator ()( const T & r) const p.IfJ|  
  { e)bqE^JP  
  return (T & )r; M*{e e0\`r  
} |ZKchd8Yq  
} ; ~gDtj&F  
FxT [4  
这样的话assignment也必须相应改动: 6u7HO-aa  
g?+P&FL#I  
template < typename Left, typename Right > MdfkC6P  
class assignment Zj0&/S  
  { fj JIF%  
Left l; >) ^!gz8  
Right r; 7I  
public : /][U$Q;Ke  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ljCgIfZ_4  
template < typename T2 > w/<hyEpxg  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } n#fg7d%  
} ; >y@w-,1he  
']NM_0  
同时,holder的operator=也需要改动: O#|E7;  
M;bQid@BG  
template < typename T > S{H8}m|MW  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const w {q YP  
  { 5f5`7uVJF  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); s_8! x  
} 3IxT2@H)  
1WKDG~  
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。 W2k~N X#@  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 sOW|TN>y\  
J.d `tiN  
return l(rhs) = r; w?C\YKF7  
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。 PrcM'Q  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: $p@g#3X`  
{Q"<q`c  
template < typename Tp > yC5|"+ A$  
class constant_t 4c yv 8  
  { *%e#)sn*  
  const Tp t; 3WY W])  
public : m}E$6E^~O  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} re*/JkDq3K  
template < typename T > A!~o?ej  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ^pP 14y*go  
  { gs3}rW  
  return t; =EJ"edw]%0  
} 7$;$4.'  
} ; G!IQ<FuY  
CAA~VEUL  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 L5W>in5(  
下面就可以修改holder的operator=了 gr=`_k4~1  
XTJ>y@  
template < typename T > vX\e* v  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const m @%|Q;  
  { wMoAvA_oS  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); @!da1jN  
} +*q@=P,  
/~[R u  
同时也要修改assignment的operator() %ab79RS]C  
jo*9QO  
template < typename T2 > -G 'lyH  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } YovY0nO  
现在代码看起来就很一致了。 v=>Gvl3&U  
ccSSa u5N  
六. 问题2:链式操作 v#FUD-Z  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 C(t/:?(y  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 I'C ,'  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 lUEyo.xVt  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 7w*&Yg]  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct d8#j@='a*  
?+\,a+46P_  
template < typename T > 7fqYSMHR  
struct result_1 Dhoj|lc  
  { rWXW}Yg  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; |9I;`{@  
} ; O)R0,OPb  
F?kVW[h?q  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: @El<"\  
*@nUas 2"  
template < typename T > ?s]`G'=>V`  
struct   ref i`$rzXcS  
  { Ah6x2(:  
typedef T & reference; A2d2V**Z  
} ; ]Yex#K   
template < typename T > pS;dvZ  
struct   ref < T &> D.b<I79bX  
  { 0 y%R  
typedef T & reference; MVdx5,t  
} ; :N}KScS|Wa  
lijy?:__  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: cG:`Zj~4  
d ] ;pG(  
template < typename T > $NH Wg(/R@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const pt#[.n#f  
  { |5Pbc&mH8A  
  return l(t) = r(t); * U4:K@y  
} sBnPS[Oo  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 beE%%C]X  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 (xed(uFEK  
w ZAXfNA  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 (?y2@I}  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: IcQ!A=lB  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ".?{Y(~  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 h$\h PLx  
最后的布局是: qGCg3u6  
                Add [udV }  
              /   \ CaBS0' n  
            Divide   5 %LHV0u  
            /   \ rbbuSI  
          _1     3 V?BVk8D};  
似乎一切都解决了?不。 Pltju4.:C  
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。 K3DJ"NJ<Ji  
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。 &NeY Kh?  
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: 0pa^O$?p  
+=Wdn)T  
template < typename Right > nn4Sy,cz  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const I;H9<o5  
Right & rt) const GTl(i*  
  { d A{Jk  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |"w<CK lQ  
} J94YMyOo  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 d|RmU/)  
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。 |LE++t*X~  
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。 GQq'~Lr5  
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。  LB7I`W  
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。 uTGvXKL7  
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? lG>e6[Wc  
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: ^\jX5)2{  
W%K8HAP"  
template < class Action > 4CT9-2UC  
class picker : public Action z,YUguc|  
  { S=SncMO nE  
public : hP8&n9o  
picker( const Action & act) : Action(act) {} $4JX#lkt  
  // all the operator overloaded }tO<_f))  
} ; DW&')gfQ  
yuDd% 1k  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 !13 /+ u  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: :~R Fy?xRa  
fcXk]W  
template < typename Right > .oN Sg.jG  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const eh4"_t  
  { S@NhEc  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3MJWCo-[  
} %MZDm&f>Kk  
O \8G~V 5"  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Yka&Kkw  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 \ZWmef  
_J~ta.  
template < typename T >   struct picker_maker @]wem  
  { ULmdt   
typedef picker < constant_t < T >   > result; M;V#Gm  
} ; s^'#"`!v=  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > )wv[!cYyW  
  { .t[ZXrd| 0  
typedef picker < T > result; .+L_!A  
} ; 6-14Htsk6  
4 Olv8nOe<  
下面总的结构就有了: h=r< B\Pa  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 P3ev 4DL  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 L4*fF  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 J*KBG2+13  
至此链式操作完美实现。 Tc5OI'-V  
3l(;Pt-yI  
aDvO(C  
七. 问题3 hs_|nr0;[  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 5>[sCl-  
~V"cLTj"  
template < typename T1, typename T2 > C| IQM4  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ur,"K' w  
  { bTy)0ta>AF  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); f<4q]HCa  
} )X!DCL:16  
| 4oM+n;Y  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: JX$NEq(  
(g2r\hI  
template < typename T1, typename T2 > NF(IF.8G  
struct result_2 qs1.@l("  
  { )/ T$H|  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; S Y>,kwHO  
} ; ~K$"PK s3  
7  cP[o+  
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? xc<eU`-' b  
这个差事就留给了holder自己。 1S]gD&V  
    IH5} Az  
:Z]hI+7  
template < int Order > ~7 L)n  
class holder; bo!]  
template <> ~eOj:H  
class holder < 1 > D)ne *},  
  { Vt)\[Tl~  
public : Q1I_=fT  
template < typename T > *5_ 8\7d  
  struct result_1 HZ<f(  
  { |od4kt  
  typedef T & result; c]!D`FA*K  
} ; Q @OC=  
template < typename T1, typename T2 > pM'IQ3N  
  struct result_2 5v>{Z0TE[6  
  { qwNKRqT  
  typedef T1 & result; 3auJ^B}  
} ; NuS|X   
template < typename T > &G@-yQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const KgTGxCH  
  { kl3S~gE4@  
  return (T & )r; :UDn^ (#  
} 0B$7S,2  
template < typename T1, typename T2 > ~UJu @M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <,4R2'  
  { Y^ZBA\D2,k  
  return (T1 & )r1; fov=Yd!  
} JGO$4DK-1  
} ; ogc('HqF^'  
ks%7W -  
template <> a[74%L?  
class holder < 2 > H,XLb.  
  { q'Pz3/mk  
public : Ux)p%-  
template < typename T > q4.dLU,1  
  struct result_1 F2PLy q  
  { tC@zM.v%  
  typedef T & result; mQ ^ @ \s  
} ; o&XMgY~  
template < typename T1, typename T2 > w^'?4M!  
  struct result_2 .xLF}{u  
  { ,7fc41O3V  
  typedef T2 & result; '=K of1  
} ; C/CfjRzd  
template < typename T > #?$'nya*u  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const X# kjt )W  
  { I~]Q55  
  return (T & )r; u_6BHsU  
} Iz GB  
template < typename T1, typename T2 > R<lNk<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]zvVY:v  
  { +>!B(j\gx  
  return (T2 & )r2; 5e/qgI)M5  
} l@tyg7CwY  
} ; T$8@2[  
ZH;y>Z  
kToVBU$  
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> >。 @`kiEg'Q  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: +i`Q 7+d  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: -#S)}N En  
8G5) o`  
return l(i, j) = r(i, j); Nr]8P/[~  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) )pZekh]v  
te\h?H  
  return ( int & )i; .?i-rTF:  
  return ( int & )j; C'8!cPFVv  
最后执行i = j; EOBs}M;  
可见,参数被正确的选择了。 jI{~s]Q  
m,@1LwBH  
F[7Kw"~J  
d@D;'2}Yc  
X@yr$3vC  
八. 中期总结 e:$7^Y,U/  
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: o/dMm:TF  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 W) 33;E/}  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 K{ zCp6  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 2GiUPtO&Gj  
FM9X}%5nu9  
;Y@!:p- H  
%l8*t$8  
4#@W;'  
UKKSc>D1  
九. 简化 sw41wj  
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。 tIyuzc~U  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Y3P.|  
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: ] ;pf  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 p- "Z'$A`  
  +-*/&|^等 Vedyy\TU  
2. 返回引用。 $*AC>i\  
  =,各种复合赋值等 ol$2sI=.s  
3. 返回固定类型。 >&<<8Ln  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) p |\%:#  
4. 原样返回。 R,x>$n  
  operator, GP[6nw_'^  
5. 返回解引用的类型。 pwFU2}I  
  operator*(单目) aE7u5 PM  
6. 返回地址。 %ezb^O_6v  
  operator&(单目) VDByj "%  
7. 下表访问返回类型。 atLV`U&t  
  operator[] uq!;  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 <$ i"zb  
  operator<<和operator>>  cS D._"P  
ocIt@#20 K  
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。 #cj\~T.,,  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: .1.J5>/n  
O ;X(pE/G  
template < typename Left > 9TVB<}0G  
struct value_return SUH mBo"}  
  { o~v_PD[S  
template < typename T > :W.jNV{e\F  
  struct result_1 0T9@,scY  
  { Dd!Sr8L[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ex` xkZ+  
} ; *'9)H 0  
gEr4zae  
template < typename T1, typename T2 > Si?$\H*:  
  struct result_2 <i_> y~v`  
  { x],8yR)R  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; [!1)mR  
} ; Fw_ (q!  
} ; KqM!!  
May&@x/oMS  
4meidKw]  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait u(pdP"  
\C]i|]tl  
下面我们来剥离functor中的operator() H+4=|mkQ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: {8^Gs^c c  
`6a]|7|f  
return l(t) op r(t) lpl8h4d  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Q7,EY /  
return op l(t) xn(+G$m  
return op l(t1, t2) b!i`o%Vb  
return l(t) op e#>tM  
return l(t1, t2) op T*h!d(  
return l(t)[r(t)] cI*KRC U  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] )Vwj9WD  
S5i+vUI8C  
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: n K+lE0  
单目: return f(l(t), r(t)); HQq`pG%m6  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); t *{,Gk  
双目: return f(l(t)); ![^EsgEB*  
return f(l(t1, t2)); %ZujCZn  
下面就是f的实现,以operator/为例 _9D|u<D  
#|qm!aGs  
struct meta_divide z^4KU\/JK  
  { ETU-]R3  
template < typename T1, typename T2 > z>4 D~HX  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) W8f`J2^"M  
  { <=q*N;=T,  
  return t1 / t2; pu FXPw.3  
} + $>N]1  
} ; G1}~.%J  
?VFM ]hO  
这个工作可以让宏来做: w[ Axs8N'  
,LhE shf  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ -#hK|1]  
template < typename T1, typename T2 > \ Q]< (bD.7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; +"'F Be  
以后可以直接用 ]]>nbgGn#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) tf4*R_6;1$  
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 ecn}iN  
(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。。。) 's)fO#  
>&bv\R/  
Rr%tbt.sE  
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 $bk>kbl P  
aK]7vp+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > E@:Q 'g%  
class unary_op : public Rettype TbOJp  
  { [}z?1Gj;W(  
    Left l; r)VLf#3B  
public : XZ} de%U1  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} `)"tO&Fn  
lp(Nv(S  
template < typename T > 4[`[mE18.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {5>3;.  
      { -  $%jb2  
      return FuncType::execute(l(t)); )AOPiC$jL  
    } o6*/o ]]  
aSUsyOe  
    template < typename T1, typename T2 > l1&5uwuF  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4<u;a46Z#M  
      { DlDB=N0@S  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); MFv Si  
    } P*0f~eu  
} ; JfMJF[Mb  
QV0M/k<'  
B$ui:R/ t  
同样还可以申明一个binary_op ;TtaH  
XJUEwX  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > b7bSTFZxC  
class binary_op : public Rettype bZ/ hgqS  
  { h0|[etaf  
    Left l; V{!lk]p}a  
Right r; TZ'aNcGg  
public : F#su5<d  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~P/]:=  
R;r|cep  
template < typename T > kfXS_\@iW1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aVP5%  
      { VUp. j  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); +$PFHXB  
    } Mq@}snp"S  
?1CJf>B>  
    template < typename T1, typename T2 > `|Ey)@w  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !nwbj21%  
      { D i+4Eb  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); bhYU5I 9  
    } ha5e(Hj?  
} ; glx2I_y  
]oEQ4  
Hq?&Qo  
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 (-\]A|  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 0(8gQ 2n  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) DcN"=Y  
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。 'j}g  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ehE-SrkU'  
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。。。 -,^WaB7u\  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 uoHqL IpQ  
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) .U 39nd  
下面是修改过的unary_op "qS!B.rt:  
>b>gr OX  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > UT4f (Xo  
class unary_op P{cos&X|  
  { 1aq2aLx  
Left l; 80}4/8  
  kbhX?; <`  
public : x6ahZ  
9<l-NU9 _  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} G?<pBMy  
LJWTSf"f?  
template < typename T > _dr*`yXi  
  struct result_1 3za`>bUN  
  { j7}lF?cJ2  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Rboof`pVt  
} ; $T),DUYO  
p.C1nh  
template < typename T1, typename T2 > cz#_<8'N  
  struct result_2 Fj^AW v^/  
  { lUHtjr  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; vL$|9|W(  
} ; y@3kU*-1  
akC>s8tqlA  
template < typename T1, typename T2 > )Oievu_"|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f&c]LH _  
  { 6.'$EtH  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); E~RV1)  
} Sph*1c(R  
*Tp]h 0  
template < typename T > =/Wu'gG)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @+&'%1  
  { 4gOgWBv  
  return OpClass::execute(lt(t)); :G 5C ]'t  
} 4%7s259%  
4.Z(:g  
} ; ~^$MA$/p  
g\&2s,  
=Z`0>R`  
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($8=+#x  
好啦,现在才真正完美了。 U Du~2%  
现在在picker里面就可以这么添加了: HN68!v}C|  
cy3M^_5B<  
template < typename Right > fK_~lGY(  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const M"(6&M=?  
  { sJ~P:g  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); c&*l"  
} hk} t:<  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ~^7r?<aKc  
&XQZs`41+  
zQc"bcif5(  
k 4B_W  
OQFi.  8  
十. bind F;kvH  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 KjOi(YUnq7  
先来分析一下一段例子 @9vvR7{P  
tOH0IE c  
N09KVz2Q  
int foo( int x, int y) { return x - y;} =dGKF`tR  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 s}(X]Gx1  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ~ziexZ=N  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 E >}q2  
我们来写个简单的。 S+ebO/$>  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 9p`r7:  
对于函数对象类的版本: JIxiklk  
M&yqfb[  
template < typename Func > J=*K"8Qr  
struct functor_trait )GJP_*Ab  
  { Qh-4vy =r  
typedef typename Func::result_type result_type; m7m \`;  
} ; 5UO k)rOf  
对于无参数函数的版本: "8HE^Po/pn  
s$GF 95^  
template < typename Ret > ET-Vm >]  
struct functor_trait < Ret ( * )() > _- %d9@x  
  { ? )_7U  
typedef Ret result_type; ^ ulps**e  
} ; K-(;D4/sQE  
对于单参数函数的版本: d>!p=O`>{q  
{/ &B!zvl  
template < typename Ret, typename V1 > h8 =h >W-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 9j#@p   
  { A[H;WKn0  
typedef Ret result_type; C9jbv/c  
} ; 0H[LS  
对于双参数函数的版本: T~J? AKx  
]l[2hy= cV  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > l>7r2;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > R 1'`F{56  
  { ?N>pZR  
typedef Ret result_type; e{C6by"j{S  
} ; F=}Z51|:~  
等等。。。 2Va4i7"X\  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy uTGcQs}  
@~o`#$*|  
template < typename Func > 3eKQ<$w  
struct func_return  YqU/\f+  
  { JJ5C}`(  
template < typename T > frqJN  
  struct result_1 z*LiweR-  
  { hZN<Yd8:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]k*1KP  
} ; ,4Y*:JU4  
[6R fS  
template < typename T1, typename T2 > gX,9Gh  
  struct result_2 2[up+;%Y  
  { A]?^ H<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ` X}85  
} ; / Z!i;@Wf  
} ; D$nK`r  
p5<2N  
/2@["*^$  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 4;*f1_;f~  
%-j&e44  
template < typename Func, typename aPicker > gj+3y9  
class binder_1  (M`|'o!  
  { Ro r2qDF  
Func fn; LC-)'Z9}5  
aPicker pk; (vQ+e  
public : <v$QM;Ff  
/ L~u0 2?  
template < typename T > }Bff,q  
  struct result_1 U8O(;+  
  { zj%cQkZ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1S%}xsR0  
} ; " s]y!BLk  
(~()RkT  
template < typename T1, typename T2 > Vk7=7%xW  
  struct result_2 <4mQ*6  
  { g:gB`8w?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^\wl2  
} ; inF6M8 A1  
n}J^6:1  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} SxMj,u%X/  
o6|-=FcvC  
template < typename T > HomN/wKh  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  Q2\  
  { j>'B [  
  return fn(pk(t)); /cY^]VLe  
} ($WE=biZ&  
template < typename T1, typename T2 > qY# d+F,t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nb+m.X  
  { <k]qH-v4  
  return fn(pk(t1, t2)); 8(xw?|D7  
} i2`0|8mw'  
} ; >o[|"oLO  
L2|aHI1'l  
0*7*RX  
一目了然不是么? 8A{6j  
最后实现bind 7X'y>\^w^>  
.ECHxDp  
!R:y'Y%j  
template < typename Func, typename aPicker > cZQu*K^j  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) -<W2PY<  
  { RJc%, ]:  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); #Lka+l;L7  
} i'tp1CI  
SRz&Nb  
2个以上参数的bind可以同理实现。 TzM=LvA  
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。 2Q ayM?k8  
(0jr;jv  
十一. phoenix #":a6%0Q  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: JJf<*j^G  
L11L23:  
for_each(v.begin(), v.end(), fLB1)kTS  
( 77We;a  
do_ UR3$B%i  
[ Alz~-hqQ  
  cout << _1 <<   " , " kx{!b3"  
] q)iTn)Z!  
.while_( -- _1), X?df cS*!n  
cout << var( " \n " ) |}S1o0v{(a  
) t26ij`V  
); ;f%|3-q1[  
DQgH_!  
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: h<3p8eB  
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 P s#>y&  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 kO ![X^V  
那么我们就照着这个思路来实现吧: R&So4},B  
3g'+0tEl  
lrys3  
template < typename Cond, typename Actor > :ba/W&-d  
class do_while ULl_\5s2  
  { KQ)T(mIqp  
Cond cd; 8(A{;9^g  
Actor act; #T% zfcUj  
public : _413\`%8?  
template < typename T > xzk}[3P{  
  struct result_1 z="L4  
  { $D_HZ"ytu  
  typedef int result_type; D4Sh9:\  
} ; uva\0q  
E`)Qs[?Gk  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} dlD}Ub  
hC>wFC  
template < typename T > - ]Y wl  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6k9LxC:M  
  { K`4GU[ul  
  do X8CVY0<o  
    { h4 vm{ho  
  act(t); ~:2K#q5C  
  } #nEL~&  
  while (cd(t)); \A(5;ZnuD  
  return   0 ; 3k{ @.V ?]  
} .#!mDlY;  
} ; yGEb7I$h  
9X]f[^  
D/s?i[lb  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). MsjnRX:c3u  
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。  ;Qa;@  
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。 detLjlE  
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。 &O tAAE  
下面就是产生这个functor的类: og-]tEWA1  
\"d?=uFe  
?}sOG?{  
template < typename Actor > o#e7,O  
class do_while_actor j'Wp  
  { SE!L :  
Actor act; <]Y[XI(kr  
public : z5EVG  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} [hU=m S8=^  
B||c(ue  
template < typename Cond > (6k>FSpg  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; *Nlu5(z  
} ; O5;-Om  
H#+xKYrp  
@HEPc95  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 .B$h2#i1  
最后,是那个do_ a:u}d7T3e  
]u=Ca#!'  
j9xXKa5  
class do_while_invoker lzfDH =&  
  { ORH93`  
public : oT->^4WY  
template < typename Actor > ^saM$e^c:  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const $l"MXxx5I  
  { vlQ0gsXK  
  return do_while_actor < Actor > (act); ^<;w+%[MT  
} A&l7d0Z^j5  
} do_; \n0gTwiO%  
B01^oYM}  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? d_T<5Hin  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 e?<D F.Md+  
最后来说说怎么处理break和continue B] i:)   
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。 M(5D'4.  
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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